Y2-2x(ZrM)xMo3O12(M=Ca2+,Sr2+)系列材料的吸水性及負膨脹性能研究.pdf

1、A2M3O12(其中A為Y、Al或是鑭族元素，M為W或Mo)系列負熱膨脹材料中，A3+離子半徑較大時，材料的晶格常數(shù)較大，晶體內(nèi)部就會很容易進入水分子，水分子的存在使得材料在室溫下負熱膨脹性質(zhì)消失，只有在溫度升高材料內(nèi)部水分子失去后才會具有負熱膨脹性。
　　 Y2Mo3O12是具有明顯的負熱膨脹特性的材料。但是，由于Y3+離子半徑比較大導(dǎo)致Y2Mo3O12具有較強的吸水性，在室溫下可形成穩(wěn)定的三水合物結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致該材料在室溫至30

2、0K溫度范圍內(nèi)顯示出正的膨脹性能。這是因為水分子的存在阻礙了晶格內(nèi)部多面體的振動，從而產(chǎn)生正的熱膨脹。在這種物質(zhì)中，只有水分子完全釋放之后才可以顯示出負熱膨脹性質(zhì)。
　　 本文主要是通過元素摻雜替代減小Y2Mo3O12的吸水性，并且調(diào)控其膨脹系數(shù)制備出近零膨脹材料。首先用固相法和溶膠凝膠法制備出均勻的ZrCaMo3O12和ZrSrMo3O12化合物，通過熱分析、常溫拉曼、變溫拉曼和膨脹系數(shù)等測試確定這兩種化合物有無吸水性和確定其

3、膨脹系數(shù)。然后制備Y2-2x(ZrCa)xMo3O12和Y2-2x(ZrSr)xMo3O12系列材料，對其的吸水性和負膨脹性發(fā)生的變化進行研究。
　　 Y2-2x(ZrCa)xMo3O12和Y2-2x(ZrSr)xMo3O12系列材料，經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)兩個系列材料對降低Y2Mo3O12吸水性和對膨脹系數(shù)的調(diào)控有著相同的效果和結(jié)論:當x＞0.3時水分子含量明顯減少，當x＞0.5時水分子的個數(shù)已經(jīng)小于1，隨著x值的增加，材料的吸水性逐

4、漸減弱。
　　 當x=0、0.1、0.2時材料對應(yīng)有兩個失水階段，在350K到425K范圍發(fā)生第一階段失水過程，這個過程較為緩慢，所失去的水分子存在于材料的表面;在425K到450K范圍發(fā)生第二個失水過程，是一個較為快速的過程，所失去的水分子存在于材料晶格內(nèi)部。
　　 當x=0.5時材料的膨脹系數(shù)最小且為近零膨脹材料，數(shù)量級在10-8;x=0和0.1負膨脹系數(shù)較大;當x=0.9時材料的膨脹系數(shù)較小且無吸水性，有較大的應(yīng)用