针状TiO<,2>、片状Bi<,4>Ti<,3>O<,12>的熔盐法制备及表征

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熔盐合成法是近代发展起来的一种无机材料合成方法,与传统的固相法、共沉淀法和溶胶凝胶法等粉体制备方法相比,熔盐法制备的粉体具有其独特的性质。熔盐作为化学反应的介质,提供了一个优良的化学反应场所,粉体在其中存在着各向异性的生长速度。因此,熔盐法被广泛地应用于制备晶粒各向异性生长的粉体,是合成特殊形貌粉体的一种重要方法。本文以熔盐法制备针状TiO2和片状Bi4Ti3O12为研究对象,合成了针状TiO2和片状的Al2O3混合粉体、片状Bi4Ti3O12粉体,结合晶体生长理论,探讨了其在熔盐中的生长机理。利用NaCl-KCl熔盐,在1200℃保温5h条件下首次制备出了针状TiO2和片状Al2O3混合粉体。SEM,EDS,TEM及电子衍射分析表明,制备的TiO2针状晶分为实心针状晶和空心管状晶两种,在熔盐的液相环境中,TiO2晶粒向着z轴方向优先生长,最终生成实心针状晶,而TiO2管状晶生成是由TiO2长板状晶卷曲、生长而形成的,为熔盐法制备各向异性生长晶粒提供了一种新的应用。优选出新的CaCl2-NaCl熔盐体系,在650℃保温2h条件下,制备出尺寸1μm~3μm,结晶良好的四方相的Bi4Ti3O12片状晶粉体。XRD,SEM分析表明,随着温度的升高,Bi4Ti3O12片状晶的粒径呈增大趋势,且片状晶形状也趋于规则,晶相也由四方相向正交相转变,当热处理温度为750℃时,粉末已基本全部变为正交相的Bi4Ti3O12片状晶,片晶尺寸可达10μm。在650℃,随着保温时间的增长,Bi4Ti3O12逐渐向正交相转变,Bi4Ti3O12片状晶的尺寸逐渐增大,当保温时间为8h时,Bi4Ti3O12基本上全部变为正交相,片状晶尺寸可达5μm。优选出的CaCl2-NaCl熔盐体系比一般熔盐(NaCl-KCl或Na2SO4-K2SO4)制备片状Bi4Ti3O12晶粒的合成温度低200℃~300℃,为低温熔盐法合成片状晶提供了有效的熔盐体系。
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