由于纳米材料具有奇特的物理和化学性质而得到了广泛的研究和应用。纳米材料的热稳定性在其研究和应用过程中是一项极其重要的指标,纳米粒子的热分解性质是衡量其相应纳米材料热稳定性的主要依据。目前国内外关于纳米粒子热分解反应的研究比较多,但是关于纳米粒子热分解反应热力学和动力学方面的研究却比较少,而关于粒度影响热分解反应热力学性质和动力学参数的研究还未见报道。论文通过理论和实验相结合,研究粒度对纳米粒子热分解反应的热力学性质和动力学参数的影响规律。论文首先选择了适合本课题研究的热分解反应体系:纳米碱式碳酸铜、纳米碳酸锌、纳米氢氧化铜、纳米碳酸钙和纳米草酸钙;通过控制反应条件,采用直接沉淀法制备出不同平均粒径的纳米碱式碳酸铜,采用均匀沉淀法制备出不同平均粒径的纳米氢氧化铜,采用低温固相法制备出不同平均粒径的纳米碳酸锌,采用复分解法制备出不同平均粒径的纳米碳酸钙和纳米草酸钙,并用X射线粉末衍射仪和透射电镜对所制备的纳米粒子的形貌、晶相和粒径进行了表征。在经典热力学理论的基础上,首次推导出纳米粒子的分解温度与其粒径间的热力学关系式;然后以不同粒径的纳米碳酸钙和纳米碳酸锌为反应物,通过热重分析仪测得不同粒径纳米粒子的分解温度,得到了粒度对分解温度的定量影响规律;其实验结果和影响规律与其热力学关系式一致。通过建立纳米粒子的热分解模型,首次导出了纳米粒子热分解的平衡常数、热力学性质分别与其粒径间的热力学关系式;然后以不同平均粒径的纳米碱式碳酸铜、纳米碳酸锌和纳米氢氧化铜为反应物,通过在高压反应釜中的热分解反应,得到了一系列不同温度下的分解压力,进而得到了不同粒径纳米粒子热分解反应的标准平衡常数、标准摩尔吉布斯自由能、标准摩尔反应焓和标准摩尔反应熵等热力学性质随其粒度的变化规律。这些实验结果和规律与这些相应的热力学关系式是一致的。在化学反应过渡状态理论的基础上,通过一些基本假定,引入表面能、表面熵等表面性质,导出了动力学参数表观活化能和指前因子分别与其粒径的关系式,从理论上解决了粒度对动力学参数的影响规律和影响机理。然后以不同平均粒径的纳米碳酸钙和纳米草酸钙为反应物,利用热分析仪,得到了不同升温速率、不同温度和不同平均粒径时纳米粒子的分解率,进而求出不同粒径下的纳米粒子热分解反应动力学的表观活化能、指前因子、速率常数和反应机理,最后得到了粒度对纳米粒子热分解动力学参数的定量影响规律。这些实验结果和影响规律与理论分析是一致的。通过理论与实验研究,可得出如下结论:1.纳米粒子的粒度对分解温度有显著的影响,随着粒径的减小,分解温度降低;且纳米粒子的分解温度与其粒径的倒数成线性关系。2.粒度对纳米粒子热分解反应的标准平衡常数、标准摩尔吉布斯自由能、标准摩尔反应焓和标准摩尔反应熵均有明显的影响;并且随着其粒度的减小,其标准平衡常数增大,而标准摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔反应焓和标准摩尔反应熵均降低;并且,标准平衡常数的对数、标准摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔反应焓和标准摩尔反应熵均分别与粒径的倒数成线性关系。3.粒度对纳米粒子热分解动力学有显著影响,随着反应物粒径的减小,表观活化能和指前因子减小,而速率常数增大;并且表观活化能、指前因子的对数和速率常数的对数均分别与粒径的倒数成线性关系;粒度对动力学参数影响的实质是:纳米粒子的摩尔表面能影响其热分解的表观活化能,纳米粒子的摩尔熵影响其热分解的指前因子。4.本文所导出的分解温度与粒径间的热力学关系式、粒径对平衡常数和热力学性质影响的热力学关系式和粒度对热分解动力学参数的影响机理具有普遍的和重要的理论价值,这些理论可为纳米粒子的热分解反应提供理论依据和指导,在预测和解释纳米材料的热稳定性方面将具有重要的应用前景。