低温固相反应
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CaTiO3: Pr发光材料的低温固相法合成及其性能研究陈栋华 宋凤兰(武汉工商学院督导室,湖北武汉430065)摘要:以钛酸四丁酯和硝酸钙为原料,用改进的固相反应法成功合成了CaTiO3: Pr红色荧光粉。
为了提高这种荧光粉的发光性能,加入铝离子作为电荷补偿剂,硼酸作为助熔剂,以及加入锌离子和镁离子替代一部分钙离子,并对其发光性能的影响进行了研究。
采用X 射线衍射、荧光分光光度计和扫描电镜研究了CaTiO3: Pr的物相组成,发光性质和颗粒形貌。
结果表明一定量的硼酸、铝离子、镁离子、锌离子能够有效的提高CaTiO3: Pr红色荧光粉发光强度。
余辉曲线和发光亮度表明当硼酸与硝酸钙的物质的量之比为0.3,铝离子与硝酸钙的物质的量之比为0.001时Ca0.8Zn0.2TiO3: Pr, Ca0.9Mg0.1TiO3: Pr样品具有最佳的发光性能。
关键词:CaTiO3: Pr;低温固相;发光;红色长余辉中图分类号:048.31文献标识号:A文章编号:2044/ZY(2014)02-0000-001.前言近年来铝酸盐体系的长余辉材料已经被广泛研究,获得了性能优良的绿色和蓝色材料。
但是红色长余辉材料的研究进展缓慢,其余辉时间和环境稳定性远逊于稀土掺杂铝酸盐材料。
因此,寻找性能更好的红色长余辉材料,成为夜光材料研究领域一个十分重的课题[1-2]。
钛酸钙是一种化学稳定性和热稳定性都很好的复合氧化物,数年来它已经被广泛应用在绝缘体材料的电子设备上。
正方晶系掺杂谱的钛酸钙具有单一的发射峰,并且发光颜色非常接近理想的红色[3,4],近年来在不同的显示装置上已经显示非常大的魅力。
因此许多工作都放在这种荧光粉发光性能的提高上,比如改变镨离子浓度[4],加入不同的电荷补偿剂[4,5],采用不同的合成方法[6-8]。
传统的高温固相法合成的这种荧光粉,颗粒不均匀性并且需要很高的煅烧温度,这种煅烧处理得到的荧光粉粒子大小较大,要想得到更小的粒子必须经过研磨处理,而研磨引进了新的晶体结构缺陷从而降低了发光效率[9-12]。
低维纳米材料的低温固相法合成与表征一、低维纳米材料的低温固相法合成概述咱都知道啊,低维纳米材料那可是相当厉害的东西呢。
低温固相法合成它呀,就像是一场奇妙的魔法之旅。
低温这个条件就像是一个特殊的魔法环境,在这个环境里,各种原料就像是魔法世界里的小精灵,开始它们独特的组合之旅。
这个合成过程就像是搭积木一样,只不过这个积木超级小,是纳米级别的。
而且呀,在低温下进行合成,就可以避免很多在高温下可能出现的问题,比如说某些材料可能在高温下就变性啦或者变得不稳定啦。
低温固相法就像是一个温柔的工匠,慢慢地把这些小材料组合成我们想要的低维纳米材料。
二、低维纳米材料的表征那怎么知道我们合成出来的低维纳米材料是我们想要的呢?这就需要表征啦。
表征就像是给我们合成出来的材料做一个全面的体检。
我们可以用各种各样的仪器和方法呢。
比如说显微镜,这个显微镜可不是普通的显微镜哦,它可以看到超级小的纳米结构。
通过显微镜,我们就可以看到这些低维纳米材料的形状呀,是长长的像小棒一样呢,还是扁扁的像小薄片一样。
还有其他的一些表征方法,像光谱分析之类的。
光谱就像是这些纳米材料的独特“指纹”,每个不同的纳米材料都有自己独特的光谱。
通过分析这个光谱,我们就能知道这个纳米材料里面有哪些元素,这些元素是怎么排列的,就像我们通过指纹识别一个人一样。
三、低温固相法合成的挑战与应对但是呢,低温固相法合成低维纳米材料也不是一帆风顺的。
就像走在一条充满荆棘的小路上。
比如说,在低温下反应速度可能会很慢,这就像小蜗牛在爬一样。
那怎么办呢?我们可以尝试优化反应的条件呀,比如说调整原料的比例,就像是给小蜗牛多喂点食物,让它爬得快一点。
还有呢,在合成过程中可能会有杂质混进去,这就像在一群小绵羊里混进了几只小狼。
我们就得想办法把这些杂质去掉,比如说通过一些特殊的过滤或者清洗的方法,把这些小狼从羊群里赶出去,这样我们得到的低维纳米材料就更纯净啦。
四、低温固相法合成低维纳米材料的前景我觉得这个低温固相法合成低维纳米材料的前景可广阔啦。
第六章低温固相合成作业习题一、名词解释1. 延伸固体所谓延伸固体是指化学键作用无间断地贯穿整个晶格的固体物质。
2. 低维固体一维和二维固体合称为低维固体。
3.零维固体分子固体中,由于化学键只在分子内部是连续的,固体中分子间只靠弱得多的分子间力联系,可看作为零维固体。
4. 低热固相反应反应温度低于100℃的固相化学反应为低热固相反应。
5. 固配化合物低热固相配位化学反应中生成的有些配合物只能稳定地存在于固相中,遇到溶剂后不能稳定存在而转变为其它产物,无法得到它们的晶体,因此表征这些物质的存在主要依据谱学手段推测,这也是这类化合物迄今未被化学家接受的主要原因。
我们将这一类化合物称为固配化合物。
6. 配合物的几何异构现象金属配合物中,由于中心离子和配位体都相对几何位置不同所引起的异构现象,称为配合物的几何异构现象。
它主要发生在平面正方形和八面体的配合物中。
7.力学化学反应力学化学反应是指物质在机械作用下发生的化学反应。
二、填空1. 固相化学反应能否进行,取决于固体反应物的结构和热力学函数。
2. 延伸固体按连续的化学键作用的空间分布可分为一维、二维和三维固体。
3. 固相化学反应根据固相化学反应发生的温度分低热固相反应、中热固相反应和高热固相反应。
4. Kaupp等通过原子力显微镜观察有机固相反应,提出了三步反应机理:相重建、相转变、晶体分解或分离。
5. 按照参加反应的物种数,可将固相反应体系分为单组份固相反应和多组分固相反应。
6. 杂质能影响反应物的缺陷结构,可以改变反应速率。
并且有可能与反应物形成固溶体降低起始反应温度,使反应速率加快。
7. 固体之间要发生反应必须使分子间有更多的机会发生接触。
因此,研磨、高压或超声波等是增加分子接触,利于分子扩散的有效手段。
8. 目前已知的六类非线性光学材料,即无机氧化物及含氧酸盐、半导体、有机化合物、有机聚合物、金属有机化合物、配位化合物。
思考题1.固相反应机理答:固相反应发生起始雨两个反应物分子的扩散接触,接着发生化学作用,生成产物分子。
第39卷第2期粉末冶金技术Vol. 39, No. 2 2021 年 4 月Powder Metallurgy Technology April 2021低温固相反应法制备铈酸镧粉体及其烧结性能研究杨新帅,王周福✉,王玺堂,刘 浩,马 妍武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉 430081✉通信作者,E-mail:****************摘要以六水合硝酸镧和六水合硝酸铈为原料,一水合柠檬酸为络合剂,通过低温固相反应法制备铈酸镧前驱体,经不同温度煅烧制备铈酸镧粉体。
利用红外光谱和综合热分析研究前驱体的结构和热分解过程,并通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察、透射电子显微镜分析和体积密度测试等手段对不同煅烧温度合成的粉体物相、形貌及烧结性能进行表征。
结果表明:当煅烧温度达到600 ℃时,前驱体开始生成铈酸镧晶体,且随着煅烧温度的提高,晶体发育不断完善,晶粒逐渐长大。
经800 ℃煅烧可获得单相的铈酸镧粉体,再经1600 ℃烧结,试样的相对密度达到95.5%。
关键词 低温固相反应法;前驱体;粉体;烧结性能分类号 TQ129Preparation and sintering properties of lanthanum cerium powders by low temperature solid state reactionYANG Xin-shuai, WANG Zhou-fu✉, WANG Xi-tang, LIU Hao, MA YanThe State Key Laboratory of Refractory and Metallurgy, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China✉Correspondingauthor,E-mail:****************ABSTRACT La2Ce2O7 precursors were synthesized by the low temperature solid state reaction, using lanthanum nitrate hexahydrate, cerium nitrate hexahydrate, and complexant citric acid as the raw materials. La2Ce2O7powders were prepared by calcining the precursors at different temperatures. The structure and thermal decomposition process of the La2Ce2O7 precursors were studied by the infrared spectroscopy and comprehensive thermal analysis. The phase composition, microsreucture, and sintering properties of the La2Ce2O7 powders calcined at different temperatures were characterized by X-ray diffractometer (XRD), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), and density test. The results show that the, the lanthanum cerium grains are formed when the calcination temperature is 600 ℃. With the increase of the calcination temperature, the crystal continuously develops and the grains gradually grow up. The single phase La2Ce2O7 powders can be obtained at the calcining temperature of 800 ℃, and the relative density of La2Ce2O7 samples sintered at 1600 ℃ can reach 95.5%.KEY WORDS low temperature solid state reaction; precursor; powders; sintering properties收稿日期:2020−01−17基金项目:国家自然科学基金资助项目(51672195)DOI:10.19591/11-1974/tf.2020010010;铈酸镧(La2Ce2O7,LC)是一种新型的高温结构陶瓷材料,属于缺陷萤石结构,具有高熔点(>2000 ℃)、较高的热膨胀系数、较低的热导率、优异的化学稳定性、高温相稳定性及催化性能[1‒3],广泛地应用于热障涂层、红外辐射陶瓷材料、催化材料等领域[4‒6]。
低温固相反应法制备NiFe2O4纳米粉及机理研究张志刚;刘宜汉;罗洪杰;姚广春【期刊名称】《东北大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2015(000)008【摘要】The precursors ground by planetary ball milling at room temperature were calcined to obtain NiFe2 O4 nanopowder.The effect of calcination temperature on the particle phase and morphology and the mechanisms of solid-state reaction were studied in detail.The results show that the activation energy of grain growth during calcination process is 12.08 kJ.mol -1 , indicating that the predominant mass transport mechanism is interfacial diffusion.The particles calcined at 700℃ showed strong agglomeration and low crystallinity with flaky amorphous compounds.The NiFe2 O4 nanopowder calcined at 750℃for 1 h is of single phase with a particle size range of 35 -85 nm.The grains grew obviously when the calcination temperature increased to over 800℃.The main compositions of the precursor are Fe2 O3 , NiO and NiFe2 O4 .The low crystallinity of reaction products indicates the solid state reaction is not complete.The existence of salt particles can suppress grain growth, and thus decrease the particle size.%采用机械研磨方法制备前驱体,再将前驱体进行煅烧得到NiFe2 O4纳米粉.重点研究了煅烧温度对粉体物相和形貌的影响以及固相反应过程与机理.结果表明:煅烧过程中晶粒长大活化能为12.08 kJ.mol -1,主要以界面扩散为主;煅烧温度为700℃时粉体团聚严重,颗粒之间存在片状非晶态化合物,结晶度低;750℃煅烧1 h得到的NiFe2 O4纳米粉物相单一,粒径分布在35~85 nm之间,温度过高时晶粒明显长大;机械研磨洗涤后前驱体主要由Fe2 O3,NiO和NiFe2 O4组成,反应产物结晶度低,反应不完全;盐颗粒的存在能抑制晶粒生长,减小产物粒径.【总页数】5页(P1141-1145)【作者】张志刚;刘宜汉;罗洪杰;姚广春【作者单位】东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110819;东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110819;东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110819;东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TF123.7【相关文献】1.低热固相反应法制备CoFe2O4、ZnFe2O4和Co0.5Zn0.5Fe2O4纳米粉体研究[J], 姜炜;王英会;杨毅;李凤生2.NiFe2O4纳米粉末的制备及磁性研究 [J], 冯旺军;成金娟;耿丹;时均增;杨华3.低温固相反应法制备NiFe2O4纳米粉体 [J], 田庚方;王丽;王海波;李发伸4.固相反应法制备MgAl2O4纳米粉体及其烧结行为研究 [J], 苏兴华;李建功;周振君5.室温研磨固相反应法制备γ-Fe2O3纳米粉体及其气敏性能研究 [J], 景志红;吴世华因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
低热固相反应机理是什么?答:低热固相反应要经历扩散—反应—成核—生长四个阶段,反应的发生起始于两个反应物分子的扩散接触,接着发生键的断裂和重组等化学作用,生成新的化合物分子,此时的生成物分子分散在源反应物中,只能当作母体的杂质或缺陷而存在。
只有当产物分子聚积到一定大小,才能出现产物的品核,从而完成成核过程。
随着晶核的长大,达到一定的大小后才能出现产物的独立晶相。
在低热固相反应中,四个阶段中的每一步都有可能成为整个反应的速率控制步骤。
为什么说溶胶是热力学不稳定而动力学稳定的体系?采用哪几种方法可使溶胶成为凝胶?概述由硅的烷氧基化物Si(OH)4生成SiO2溶胶的过程?(1)溶胶是多相,高分散体系,溶胶的粒子半径在1~100nm间,具有很大的比表面积和表面自由能。
有自发聚集成较大颗粒以降低表面自由能的趋势,因此在热力学上是不稳定体系。
但事实上,溶胶往往能存放很长时间,又有相对的稳定性,主要是因为胶粒表面吸附了带相同电荷的离子。
当胶粒互相接近时,静电斥力又使它们彼此分开,不宜形成大颗粒而聚沉,因此溶胶又是一个动力学稳定的体系。
(2)要使溶胶成为凝胶,一般可采用下面几种方法①在溶胶体系中加入电解质②加入带相反电荷的溶胶(3)拓扑化学反应的特点是什么?主要有哪几类反应?LiCuO2为正极,石墨为负极,说明了锂离子电池的工作原理。
编写出反应方程式(1) 拓扑化学反应也称局部化学反应或者规整化学反应,它通过反应物的晶体结构来控制反应性,反应前后主体结构大体或基本上保持不变,产物在结构上与起始物质有着确定的关系。
(2) 拓扑化学反应主要包括脱水反应,分解反应,氧化还原反应,嵌入反应,离子交换反应和同晶体置换反应,四55(1)水热法是指在密闭体系中,以水为溶剂,在一定温度下,在水的自生压强下,使反应混合物进行反应的一种方法。
(2)水热条件下水晶的生成过程,在密闭容器中,上部是悬挂水晶的晶籽,下部是放置容有二氧化硅原料的碱液,中间有挡板型成分盘,使上部比下部温度降低20—80℃,将下部原料加热到350—400℃,此时水压可达0.1—2GPa,二氧化硅在水热条件下溶解,并达到饱和转台,由于温差,下部温度较高的二氧化硅饱和溶液上升到容器的上部,受冷却后温度降低而形成过饱和溶液。