使固态化学反应100％完成的方法

摘要：

无溶液形成的固态化学反应具有"一旦发生,就必完全"的特质,但因为固体的非流动性,它常常会因严重的传质困难而有始无终.为了克服这个困难,作者提出了少溶剂固态化学反应(LSR)的概念,即通过使用少量的溶剂赋予固体流动性,使反应物固体部分溶解,再使用搅拌反应器解决其"三传"问题,使之完全反应,从而达到使一些化学工业过程绿色化的目的.本文用平衡热力学数值计算的方法图解了几种代表性LSR的Gibbs自由能随反应进度的关系,进而指出:(ⅰ)LSR的中间阶段如同没有溶液形成的固态化学反应,两端像溶液化学反应,因此,LSR虽继承了混合自由能导致的化学平衡,但其平衡点比溶液化学反应更接近100％完全.特别地,在LSR即将结束时,通过逐步移除溶剂以使反应物和产物固体持续存在而延长中段,能推动反应达到100％完全;(ⅱ)对于连串反应,LSR仍有可能通过控制反应物的物质的量之比来获得中间产物;(ⅲ)对于△rGmϴ略小于零的反应,可以通过使用较多的溶剂跨越可能的早期平衡态,或者使用大量的产物固体"种子"使所有的产物一直与其饱和溶液平衡,最终通过逐渐蒸发溶剂推动反应进行到底;(ⅳ)LSR的反应速度与反应物或产物的溶解度关系不大,但与反应物的溶解速度、化学反应速度和产物的结晶速度紧密相关.本文还讨论了使一些竞争反应、非自发反应进行到底的方法,获得高度的反应控制能力.

关键词：少溶剂固态化学反应、固态化学反应、溶液反应、吉布斯自由能、绿色化学、100、转化率

所属期刊栏目：40

分类号：O642.1(物理化学（理论化学）、化学物理学)

在线出版日期：2024-01-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：182-196