【摘要】：稀土氧化物和鐵氧體是被廣泛應用在許多領域的多功能材料,始終是研究人員關注的熱點。本文通過低熱固相法成功的合成了Nd2(C2O4)3·10H2O、Co1-xMgxFe2O4前驅體、1.1/2Pr2(C2O4)3-MnC2O4·5.3H2O和Li0.5xMn0.4Ni0.6-xFe2+0.5xO4前驅體,將前驅體在空氣中煅燒分別得到了Nd2O3、Co1-xMgxFe2O4、Pr1.1MnO3.15和Li0.5xMn0.4N0.6-xFe2+0.5xO4。采用熱重／差示掃描量熱法(TG/DSC)、傅立葉紅外光譜(FTIR)、X-射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和振動樣品磁強計(VSM)對前驅體及煅燒產物進行表征。采用TG/DSC技術研究前驅體熱過程動力學。基于非等溫等轉化率法及其迭代法,獲得前驅體熱過程的活化能。用線性方程法和比較法確定熱過程單步反應的最可能機理函數(shù)。實驗結果表明：(1)在空氣中、1223 K下煅燒Nd2(C2O4)3·10H2O 2 h得到高結晶度六方晶系的Nd2O3,其粒子的微晶尺寸約為48 nm。前驅體在空氣中的熱過程經歷三步,第一步是從Nd2(C2O4)3·10H2O中脫去10個結晶水；第二步是Nd2(C2O4)3熱分解成Nd2O2CO3;第三步是Nd2O2CO3分解成具有六方晶系的Nd203。用KAS方程計算Nd2(C2O4)3·10H2O的熱過程活化能,結果顯示第一、第二、第三步熱過程活化能的平均值分別為67.94±143.31、135.49±13.16、453.42±44.78 kJ mol-1。第一步為多步反應機理,第二、第三步為單步反應機理。第二步和第三步的最可能機理函數(shù)的積分形式分別為g(a)=[-ln(1-α)]2/3和g(a)＝-ln(1-α),第二和第三步速控機理均為隨機成核和隨后生長。(2)以MgSO4·7H2O、CoSO4·7H2O、FeSO4·7H2O和Na2C2O4為原料,通過低熱固相法合成Co1-xMgxFe2O4前驅體。將前驅體在空氣氣氛中、500℃溫度下鍛燒2h得到高結晶度、立方晶系的Co1-xMgxFe2O4。磁測量結果表明,Co1-xMgxFe2O4的比飽和磁化強度取決于組成和煅燒溫度,600℃下獲得的Co0.9Mg0.1Fe2O4的比飽和磁化強度、剩磁和矯頑力分別為78.67 emu/g、34.4 emu/g和1098.7 Oe。Co0.9Mg0.1Fe2O4中的Co2+和Mg2+離子對提高Co0.9Mg0.1Fe2O4的比飽和磁化強度具有協(xié)同作用。COC2O4-2FeC2O4·5.77H2O從室溫至850℃的熱過程經歷兩步,第一步脫去5.77個H20,第二步CoC2O4-2FeC2O4與2個O2反應生成CoFe2O4和6個C02。第一步和第二步熱過程活化能的平均值分別為124.67±10.41 kJ mol-1和180.20±14.34kJmol-1。第一、第二步熱過程為單步反應機理。第一、第二步最可能的機理函數(shù)的積分式均為g(α)=1-(1-a)1/2,速控機理為圓柱收縮(圓柱對稱)。(3)以Pr(NO3)3·6H2O, MnSO4H2O和Na2C2O4為原料,通過低熱固相反應法先合成Pr1.1MnO3.15的前驅體1.1/2Pr2(C2O4)3-MnC2O4·5.3H2O,再將前驅體在空氣氣氛中、1000℃溫度下煅燒2h得到高結晶度、正交晶系的Pr1.1MnO3.15。磁表征顯示,正交晶系的Pr1.1MnO3.15在室溫下表現(xiàn)出弱磁性。前驅體從室溫到1050℃的熱過程經歷四步。第一步脫去5.3個結晶水,第二步MnC2O4和0.75個02反應生成1/2個Mn203和2個C02,第三步1.1/2個Pr2(C2O4)3和0.825個O2反應生成1.1/2個Pr2O2CO3和2.75個C02,最后一步是1.1/2個Pr2O2CO3和1/2個Mn2O3反應生成Pr1.1MnO3.15和0.55個C02。(4)通過在600℃以上溫度、空氣氣氛中煅燒前驅體草酸鹽2h得到高結晶度、立方晶系的Li0.5xMn0.4Ni0.6-xFe2+0.5xO4(0.0≤x≤0.3)。 Li0.5xMn0.4Ni0.6-xFe2+0.5xO4的比飽和磁化強度取決于組成和煅燒溫度。Li0.1Mn0.4Ni0.4Fe2.1O4中的Li+離子可提高Li0.1Mn0.4Ni0.4Fe2.1O4的比飽和磁化強度。在600℃下煅燒得到的Li0.1Mn0.4Ni0.4Fe2.1O4有最大的比飽和磁化強度值57.94 emu/g。然而,在600℃下煅燒得到的Mn0.4Ni0.6Fe2O4有最大的矯頑力值130.32 Oe。Mn0.4Ni0.6Fe2O4的前驅體Mn0.4Ni0.6C2O4-2FeC2O4·8.3H2O在室溫至700℃的溫度范圍內的熱過程分為兩步。第一步失去8.3個結晶水；第二步Mn0.4Ni0.6C2O4-2FeC2O4與2個02反應生成Mn0.4Ni0.6Fe2O4和6個C02。第一、第二步熱過程的平均活化能分別為60.45±2.01 kJ mol-1和87.48±6.64 kJ mol-1。第一、第二步熱過程均為單步反應機理。第一、第二步最可能機理函數(shù)的積分式分別為g(α)=1-(1-a)1/2和g(α)=α1/2。
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【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB34

【參考文獻】

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本文編號：2420766