Procena funkcije raspodele prividne energije aktivacije za neizotermnu redukciju nanoprahova oksida nikla

  • Bojan Ž. Janković Faculty of Physical Chemistry, Department of the Dynamics and Structure of Matter, University of Belgrade
  • Marija M. Janković
DOI: https://doi.org/10.5937/vojtehg62-4585
Ključne reči: nickel oxide||, ||nikl-oksid, non-isothermal reduction||, ||neizotermna redukcija, apparent activation energy||, ||prividna energija aktivacije, density distribution functions||, ||funkcija gustine raspodele, true compensation effect||, ||stvarni kompenzacioni efekat,

Sažetak


Diferencijalne konverzione krive neizotermnog redukcionog procesa NiO sa vodonikom nadomeštene su Vejbulovom (neizotermnom) funkcijom gustine verovatnoće (Wpdf), u širokom opsegu stepena konverzije (α = 0,06 – 0,96). Utvrđeno je da Vejbulovi parametri raspodele (β i η) pokazuju različite zavisnosti od brzine zagrevanja sistema (vh) (parametar oblika (β) – linearni oblik i parametar skale (η) – eksponencijalni oblik). Modelno nezavisne vrednosti prividne energije aktivacije izračunate su korišćenjem Fridmanove izokonverzione metode. Utvrđeno je da izračunata prividna energija aktivacije zavisi od stepena konverzije, α, i pri tome pokazuje konstantnu vrednost u opsegu stepena konverzije 0,20 ≤ α ≤ 0,60 (Ea = 90,8 kJ mol-1). Znajući Vejbulovu funkciju raspodele reakcionih vremena, moguće je odrediti funkciju gustine raspodele prividne energije aktivacije na različitim brzinama zagrevanja. Utvrđeno je da su promene u simetriji funkcija gustine raspodela indikacija za odstupanja od jednostavne kinetike kristalizacije, kao što je izraženo putem  Johnson-Mehl-Avrami (JMA) modela, što verovatno pripada mnogo složenijem procesu transformacije, kao što je proces opisan dvoparametarskim autokatalitičkim Šesták-Berggrenovim modelom.

 

Reference

Agrawal, R.K. 1986. On the compensation effect. Journal of Thermal Analysis, 31(1), p.73-86. doi:10.1007/BF01913888

Anthony, D.B., & Howard, J.B. 1976. Coal devolatilization and hydrogastification. AIChE Journal, 22(4), p.625-656. doi:10.1002/aic.690220403

Avrami, M. 1939. . J. Chem. Phys., 7, p.1103.

Avrami, M. 1940. . J. Chem. Phys., 8, p.212.

Avrami, M. 1941. Granulation, phase change, and microstructure: Kinetics of phase change. III. Journal of Chemical Physics, 9(2), p.177. doi:10.1063/1.1750872

Bandrowski, J., Bickling, C.R., Yang, K.H., & Hougen, O.A. 1962. . Chemical Engineering Science, 17, p.379.

Benton, A.F., & Emmett, P.H. 1924. . Journal of the American Chemical Society, 46(12), p.2728. doi:10.1021/ja01677a018

Braun, R.L., & Burnham, A.K. 1987. . Energy Fuels, 1, p.153.

Budrugeac, P., & Segal, E. 1995. . ICTAC News, 28, p.33.

Burnham, A.K. 2005. . Chem. Eng. J, 108, sp.47.

Burnham, A.K., & Braun, R.L. 1999. . Energy Fuels, 13, p.1.

Burnham, A.K., Weese, R.K., & Weeks, B.L. 2004. . J. Phys. Chem. B, 108, p.19432.

Campbell, J.H., Gallegos, G., & Gregg, M.L. 1980. . Fuel, 59, p.727.

Cantú, R.G.A., Mcewen, J.S., & Gaspard, P. 2011. . Phys. Rev. E, 83, p.1.

Chen, D., Gao, X., & Dollimore, D. 1993. . Thermochim. Acta, 215, p.109.

Delmon, B. 1997. Handbook of Heterogeneous Catalysis. New York: Wiley-VCH.

Delmon, B. 1969. Introduction á la cinétique hétérogéne. Paris: Technip. ch. 11.

Freund, H. 1999. . Faraday Discussions, 144, pp.1-31. doi:10.1039/a907182b

Friedman, H.L. 1963. . J. Polym. Sci. Part C, 6, p.183.

Furstenau, R.P., Mcdougall, G., & Langel, M.A. 1985. . Surf. Sci., 150, p.55.

Galwey, A.K. 1977. . Adv. Catal, 26, p.247.

Henderson, D.W. 1979. . J. Non-Cryst. Solids, 30, p..301.

Henrich, V., & Cox, P. 1994. Surface science of metal oxides. Cambridge: Cambridge University Press.

Janković, B., Adnađević, B., & Mentus, S. 2008. . Chem. Eng. Sci., 63, p.567.

Janković, B., Adnadević, B., & Mentus, S. 2007. The kinetic analysis of non-isothermal nickel oxide reduction in hydrogen atmosphere using the invariant kinetic parameters method. Thermochim. Acta , 456(1), p.48-55. doi:10.1016/j.tca.2007.01.033

Johnson, W.A., & Mehl, R.F. 1939. . Trans. Amer. Inst. Min. Metal. Petro. Eng, 135, p.416.

Kissinger, H.E. 1956. . J Res. Nat. Bur. Standards, 57, p.217.

Kissinger, H.E. 1957. Reaction kinetics in differential thermal analysis. Anal. Chem. , 29, p.1702-6. doi:10.1021/ac60131a045

Klarić, I., Roje, U., & Kovačić, T. 1995. Kinetics of isothermal thermogravimetrical degradation of PVC/ABS blends. Journal of Thermal Analysis, 45(6), p.1373-1380. doi:10.1007/BF02547431

Koga, N. 1994. . Thermochim. Acta, 244, p.1.

Koga, Y., & Harrison, L.G. 1984. Comprehensive Chemical Kinetics. Amsterdam: Elsevier.

Kolar-Anić, Lj., Veljković, S., Kapor, S., & Dubljević, B. 1975. . J. Chem. Phys., 63, p.663.

Kolar-Anić, Lj., & Veljković, S. 1975. . J. Chem. Phys., 63, p.669.

Kung, H.H. 1989. Transition Metal Oxides: The surface Chemistry and Catalysis. New York: Elsevier.

Lakshmanan, C.C., Bennett, M.L., & White, N. 1991. . Energy Fuels, 5, p.110.

Lakshmanan, C.C., & White, N. 1994. . Energy Fuels, 8, p.1158.

Langel, M.A. 1985. . Surf. Sci., 164, p.543.

Lescop, J.P., Jay, B., & Fanjoux, G. 2004. . Surf. Sci., 548, p.83.

Lin, C.K., & Berndt, C.C. 1995. Statistical analysis of microhardness variations in thermal spray coatings. Journal of Materials Science, 30(1), pp.111-117. doi:10.1007/BF00352139

Mcguinness, M.J., Donskoi, E., & McElwain, D.L.S. 1999. . Appl. Math. Lett., 12, p.27.

Mentuš, S., Majstorović, D.M., Tomić, B.S., & Dimitrijević, R.Z. 2005. Reduction of NiO-WO3 oxide mixtures synthesized by gel-combustion technique: A route to Ni-W alloys. Mater. Sci. Forum , 494, pp.345-350. doi:10.4028/0-87849-971-7.345

Miura, K., & Maki, T. 1998. . Energy Fuels, 12, p.864.

Moriyama, J., & Yamaguchi, A. 1964. . Nippon Kinzoku Gakkaishi, 28, p.831.

Plait, A. 1962. . Ind. Qual. Contro, 19, p.17.

Richardson, J.T., Lei, M., Turk, B., Forster, K., & Twigg, M.V. 1994. . Appl. Catal. A, 110, p.217.

Richardson, J.T., Scates, R., & Twigg, M.V. 2003. X-ray diffraction study of nickel oxide reduction by hydrogen. Applied Catalysis A: General, 246(1), pp.137-150. doi:10.1016/S0926-860X(02)00669-5

Rodriguez, J.A., Hanson, J.C., Frenkel, A.I., Kim, J.Y., & Pérez, M. 2002. Experimental and theoretical studies on the reaction of H(2) with NiO: Role of O vacancies and mechanism for oxide reduction. J Am Chem Soc, 124(2), pp.346-54. pmid:11782187. doi:10.1021/ja0121080

Sestak, J., & Berggren, G. 1971. Kinetics of the mechanism of solid-state reactions at increasing temperatures. Thermochim. Acta, 3, p.1. doi:10.1016/0040-6031(71)85051-7

Shih, S.M., & Sohn, H.Y. 1980. . Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 19, p.420.

Staszczuk, P., Sternik, D., & Kutarov, V.V. 2002. . Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 69(1), pp.23-36. doi:10.1023/A:1019973303894

Stern, A.C., Boubel, R.W., Turner, D.B., & Fox, D.L. 1984. Fundamentals of Air Pollution, 2nd ed.Orlando, FL: Academic Press.

Utigard, T.A., Wu, M., Plascencia, G., & Marin, T. 2005. . Chem. Eng. Sci., 60, p.2061.

Vyazovkin, S.V., Goryachko, V., & Lesnikovich, A.I. 1992. . Thermochim. Acta, 197, p.41.

Vyazovkin, S., & Linert, W. 1995. . Int. Rev. Phys. Chem., 14, p.355.

Vyazovkin, S., & Linert, W. 1995. . Chem. Phys., 193, p.109.

Vyazovkin, S., & Wight, C.A. 1999. . Thermochim. Acta, 340-341, p.53.

Vyazovkin, S., & Wight, C.A. 1997. Kinetics in solids. Annual review of physical chemistry, 48, pp.125-49.

pmid:15012442. doi:10.1146/annurev.physchem.48.1.125

Weibull, W. 1951. A statistical distribution function of wide applicability. ASME Journal of Applied Mechanics, 18, pp.293-297.

Wu, Y., He, Y., Wu, T., Chen, T., Weng, W., & Wan, H. 2007. . Mater. Lett., 61, p.3174.

Yagi, S., & Kunii, D. 1955. . . U: Proceedings of the 5th International Symposium on Combustion. New York: Reinhold.

Objavljeno
2014/02/26
Broj časopisa
Vol. 62 Br. 1 (2014): januar – mart
Rubrika
Pregledni radovi

Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:

Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:

  1. Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
  2. Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
  3. Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).