無(wú)機(jī)-有機(jī)溶膠法制備摻雜鉻酸鑭前驅(qū)體系研究.pdf

1、摻雜鉻酸鑭材料在固體氧化物燃料電池中的日益廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了其超細(xì)粉體制備方法的不斷改進(jìn)。其中，通過(guò)無(wú)機(jī)．有機(jī)溶膠法制備的粉體組分均勻、顆粒細(xì)小、性質(zhì)穩(wěn)定，有益于后期的致密化燒結(jié)，因此該方法具有良好的應(yīng)用前景。 本文詳細(xì)介紹了陶瓷粉體制備技術(shù)的研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)綜述了在濕化學(xué)制備方法中不同前驅(qū)體配位體系對(duì)制備過(guò)程及最終粉體結(jié)構(gòu)、形態(tài)的影響。在此基礎(chǔ)上，我們選取結(jié)構(gòu)由復(fù)雜到簡(jiǎn)單的EDTA二鈉鹽、檸檬酸、乙二醇和尿素為配體，采用無(wú)機(jī)．有機(jī)

2、溶膠法制備摻雜鉻酸鑭超細(xì)粉體，并對(duì)不同的單配位及混合配位體系進(jìn)行了對(duì)比分析，另外，還研究了硝酸銨氧化劑對(duì)絡(luò)合體系的影響。應(yīng)用紅外光譜(FF-IR)、熱分析(DSC-TG和DTA-TG)、x射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)以及高分辨透射電鏡(HREM)對(duì)有機(jī)前驅(qū)體結(jié)構(gòu)、前驅(qū)體的熱分解過(guò)程、粉體顆粒形貌以及晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)比得到不同前驅(qū)配位體系對(duì)粉體組分及形態(tài)的影響規(guī)律，優(yōu)選出了最佳的配位體系。 無(wú)機(jī)-有機(jī)溶膠法制備

3、鈣鈦礦型摻雜鉻酸鑭粉體的過(guò)程中，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的EDTA二鈉鹽、檸檬酸，直鏈結(jié)構(gòu)的乙二醇和小分子結(jié)構(gòu)的尿素都可以作為配體參與金屬離子的配位，但在單絡(luò)合劑配位體系中它們的配位能力和對(duì)金屬陽(yáng)離子的分散效果都依次遞減。檸檬酸分子中的羥基可以與羧基發(fā)生少量分子間酯化作用，這種化學(xué)鍵連接要強(qiáng)于EDTA二鈉鹽體系中分子之間的氫鍵連接，因此在單絡(luò)合劑體系中檸檬酸是較好的配位體。乙二醇和尿素雖然都可以發(fā)生配位作用，但不能得到均勻穩(wěn)定的溶膠體系。在后期的燃燒過(guò)

4、程后，乙二醇體系僅得到LaCrO<,4>相為主的粉體，需要更高溫度煅燒才能獲得鈣鈦礦型復(fù)合氧化物。 在多配體系中，乙二醇．尿素混配體系中的輕度交聯(lián)雖然提高了前驅(qū)體的均勻性，但受兩者小分子結(jié)構(gòu)的限制很難獲得均勻穩(wěn)定溶膠體系；不過(guò)乙二醇．尿素混配而成的前驅(qū)體是富燃體系，可以在較低溫度直接得到鈣鈦礦型的鉻酸鑭相。檸檬酸和乙二醇的酯化作用使分子之間以強(qiáng)化學(xué)鍵連接形成了大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)乙二醇的加入改善了金屬離子的絡(luò)合環(huán)境實(shí)現(xiàn)了離子的均

5、勻穩(wěn)定分布，因此檸檬酸．乙二醇體系是制備鉻酸鑭的理想體系。EDTA-檸檬酸-乙二醇體系中，EDTA的參與絡(luò)合解決了其他配體對(duì)Ca離子配位能力不強(qiáng)的問(wèn)題，是制備鈣摻雜鉻酸鑭的理想混配體系。根據(jù)前驅(qū)體中是否補(bǔ)給氧化劑(硝酸銨)，無(wú)機(jī)．有機(jī)溶膠法可分為Pechini法和低溫燃燒法。Pechini法中凝膠的分解過(guò)程是一種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，而低溫燃燒法中添加的足量硝酸銨使有機(jī)物在較低溫度下自發(fā)反應(yīng)，屬于自蔓延反應(yīng)。兩種方法均可得到相同結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦型摻雜鉻