納米尖晶石氧化物的固相合成及（M=Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu，Zn）系列鹽的熱分析研究.pdf

1、本文研究了二價(jià)過渡金屬中以Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn為中心原子的草酸鹽在不同的氣氛下，脫水和分解過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程；還系統(tǒng)介紹了室溫固相一步反應(yīng)法的原理和研究現(xiàn)狀。 本文比較有新意的地方有兩處：其一，前人只對(duì)單一草酸鹽的脫水或分解過程研究較多，而沒有人選定某一個(gè)系列作為研究對(duì)象。本文用DSC、TGA技術(shù)分別在N2氣氛和O2氣氛下對(duì)MC2O4(M=Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)這一系列化合物的脫水和分解過程作了

2、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)了一定的規(guī)律；其二，利用室溫固相一步反應(yīng)法合成了一系列過渡金屬尖晶石化合物，在此之前，還沒有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)用這種方法合成此類化合物，并從熱分析的角度來表征產(chǎn)物的形成過程。概括來說，本文主要從事了以下幾個(gè)方面的工作： 一、用DSC、TGA技術(shù)分別在不同氣氛下對(duì)MC2O4(M=Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)的脫水或分解過程作了研究。在N2氣氛下，MC2O4(M=Mn、Fe、Co、Ni、Zn)脫水溫度Tde和

3、脫水焓變△deHm隨原子序數(shù)Zre遞增呈現(xiàn)明顯的“二分組效應(yīng)”；△deHm=96.46 kJ?mol-1且在±7.0 kJ?mol-1范圍內(nèi)波動(dòng)；MC2O4·2H2O(M=Mn、Fe、Ni)的分解溫度Td隨原子序數(shù)遞增出現(xiàn)良好的線性關(guān)系；且各草酸鹽分解得到氧化物(CuC2O4生成Cu、CuO混合物)時(shí)，MC2O4(M=Co、Ni、Cu)分解焓變隨原子序數(shù)增大也存在良好的線性關(guān)系。各草酸鹽除NiC2O4·2H2O脫水過程和FeC2O4分解

4、過程外，其余各過程機(jī)理函數(shù)均為隨機(jī)成核和隨后成長型。 二、用室溫固相一步反應(yīng)法合成了納米尖晶石復(fù)合氧化物MCo2O4(M＝Mn、Ni、Cu、Zn)的草酸鹽前驅(qū)體MCo2(C2O4)3·6H2O，并對(duì)前驅(qū)體作了TG、DSC研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：從熱分析的角度得出的結(jié)論與通過IR、XRD表征得出的結(jié)論相符合，且通過TEM表征可知產(chǎn)物粒徑大小在10nm左右；前驅(qū)體分解得最終產(chǎn)物的過程都遵循單一的動(dòng)力學(xué)機(jī)理，其中，MnCo2O4、ZnCo2O

5、4前驅(qū)體分解反應(yīng)遵循power low動(dòng)力學(xué)模型，NiCo2O4、CuCo2O4前驅(qū)體分解反應(yīng)遵循Avrami-Erofeyev m=4動(dòng)力學(xué)模型。 三、用室溫固相一步反應(yīng)法合成了另外一個(gè)系列尖晶石MMn2O4(M＝Ni、Cu、Zn)的前驅(qū)體MMn2(C2O4)3·6H2O，對(duì)煅燒后的產(chǎn)物進(jìn)行了XRD、TEM等表征，通過比較不同煅燒溫度下的產(chǎn)物確定了最佳煅燒溫度；并對(duì)NiMn2O4前驅(qū)體的熱分析動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。 四、用