氧化锡纳米线自蔓延高温合成及其机理的研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:EAGLE1205
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自蔓延高温合成(Self-propagating High-temperature Synthesis,缩写SHS)也称燃烧合成(Combustion Synthesis,缩写CS),是一种通过点燃固-固反应,靠燃烧波的自行蔓延获得陶瓷材料、金属间化合物以及其它先进材料的重要方法之一。与其它方法相比,具有产品纯度高、设备投资少、生产效率高、工艺简单、可一次合成和烧结等优点。本研究以自蔓延高温合成技术及其基本理论为指导,基于Cu2O高温分解的特性,发明了一种批量制备氧化锡纳米线的新方法——自蔓延高温合成-喷射法(SHS-J);发明了一种孔径在较大范围内可调的氧化铝基多孔陶瓷制备方法——自蔓延高温合成-发泡法(SHS-F);研究了它们的工艺特性和合成机理。1、采用自蔓延高温合成-喷射法制备了氧化锡纳米线。研究表明,所制备的氧化锡纳米线属于金红石结构,直径为10~150nm,其中多数为40~60nm,长度为宏观量。采用组合化学法进行配方设计,确定了Al+Cu2O+SnO2、Al+Cu2O+SnO两种合成体系可获得氧化锡纳米线的成分范围,实现了氧化锡纳米线的制备。以纳米线(包括少量纳米棒和纳米颗粒)的产量和转化率为标准,筛选了SHS-J法合成氧化锡纳米线的最佳体系和最佳配方,用57.8g SnO可制备16.6g SnO2纳米线,转化率最高可达25.6%。2、针对Al+Cu2O+SnOx反应体系探讨了氧化锡纳米线的自蔓延高温合成机理,具体包括燃烧反应-气化喷射-动态拉伸三个基本过程。通过Al+Cu2O+SnOx的燃烧反应,形成了由α-Al2O3、Cu2O+SnO2、Cu+Sn按密度分层分布的反应熔池;在高温下Cu2O分解出氧气,SnO2发生气化并在自身气体的压力下从α-Al2O3陶瓷的微孔中喷出;喷出的SnO2线由于“线头”的速度远大于“线尾”的速度,使其在空气中发生动态拉伸,最终形成氧化锡纳米线。这种形成机理既不同于常规的V-L-S、V-S机理,也不同于静电纺丝机理。3、研究了用自蔓延高温合成-发泡法制备多孔陶瓷的造孔机理,研究发现,Cu2O在高温下分解出氧气是影响多孔陶瓷孔径的主要因素,Al2O3/TiB2多孔陶瓷的平均孔径随着Cu2O添加量的增加而增加,弥补了SHS法制备多孔陶瓷孔径难以控制的不足。研究表明,α-Al2O3/TiB2多孔陶瓷的孔隙率开始随着Cu2O含量增加而增加,但当Cu2O含量超过10%后,随着Cu2O含量增加而下降。α-Al2O3/TiB2多孔陶瓷的抗压强度则随着孔隙率增加而降低。4、研究了氧化锡纳米线生成用基材的改进。(1)采用组合化学法进行配方设计,研究了反应物成分对α-Al2O3/TiB2多孔陶瓷结构性能的影响,确定了Al+B2O3+TiO2体系获得α-Al2O3/TiB2多孔陶瓷的有效成分范围。研究表明,当Al:TiO2:B2O3=6:1:3时,孔隙率最高可达到86%;当Al:TiO2:B2O3=10:3:3时,抗压强度最高可达到14.2MPa。(2)α-Al2O3/TiB2多孔陶瓷具有梯度孔洞结构,其中毫米级孔洞呈不规则形状,平均孔径200~2000μm;直径为1~2μm、长度为5~10μm的TiB2晶须位于孔洞表层,纵横交错构成微米级孔洞;孔洞表层分布着大量蜂窝状的α-Al2O3结构,孔形呈多边形状,孔径为200~300 nm,孔壁厚度约50nm。同时还发现了一种三维蜂窝状Al2O3球形结构,直径约500~2000nm。相信上述TiB2晶须和α-Al2O3蜂窝状球形结构应具有特殊的物理化学性能,有待进一步研究。
其他文献
为快速评估新型弹药中电子部件的储存可靠性,提出了使用步进应力加速退化试验(SSADT)的方法。首先给出了电子部件SSADT方案,接着提出了基于累积退化量的电子部件SSADT可靠性
层层组装是一种简单、灵活,可在纳微米尺度对膜的组成和结构进行精细调控的功能性膜材料的制备技术。尽管在过去的20年里,层层组装技术已经取得了巨大的进步,但是人们从没停
目的:了解和总结医院全成本核算中间接费用的分摊方法,为进一步科学、合理地分摊间接费用提供依据。方法:结合某院2004年经济发展的实际,调查研究了有关科室的人员、收入、费
随着发展中国家的崛起,化石能源的消耗量迅速增长,而其储量有限,价格不断上涨,同时带来的温室效应给环境带来巨大的压力。为了保证经济的可持续发展和良好的生存环境,必须发
本论文进一步探索和拓展了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族亚稳结构硫属化合物的化学合成新方法和新技术。在相对温和的反应条件下,有效地实现常温常压下稳定存在的亚稳结构—纤锌矿CuInS2和纤锌
高温超导体在极低温度环境下的磁通跳跃不稳定性现象和在交变条件作用下的能量损耗直接关系到超导装置和系统的安全性和稳定性,是超导体应用中关注的基础性课题,其研究一直受到
随着90年代市场经济的建立和发展,军旅小说的创作环境发生了较大的变化,军旅小说创作者的创作动机和审美意向也随之有了变化:由注重"意识形态美"向注重"经济美"转变;由一元化
随着我国工业化进程不断推进,资源型产业已经从国民经济的支柱性产业演变为基础性产业。我国经济正面临新的格局:经济增速放缓、经济结构调整。同时随着资源的枯竭、生态环境
高性能铜基功能复合材料在机械、电子、航空航天等高科技领域有广阔的应用前景。颗粒增强铜基功能复合材料可以具备优良的导电、导热及力学性能,所以研究n-AlN颗粒增强铜基功
恶性肿瘤是威胁人类健康的常见病和多发病。然而,临床上常用的化疗药物大都不能有效传递至肿瘤且存在明显的剂量依赖性全身毒性,这大大限制了它们的临床应用。因此,需要开发