機械化學合成氧化物納米晶及其復合摻雜的研究.pdf

1、氧化錫和氧化鋅是重要的無機化工原料,廣泛應用于橡膠、涂料、陶瓷、化工、軍事、醫(yī)藥和電子等工業(yè)領域,目前最主要應用于氣敏材料的研究.納米氧化物由于具有明顯的表面效應、體積效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等特點,使得它們具有許多新的性質和用途.目前工業(yè)中主要用化學法和氣相法制備納米氧化物材料,但普遍存在著能耗高、過程復雜、產品質量低等缺點,機械化學法合成納米級粉體的工藝越來越受到人們的重視,因為它有許多優(yōu)點,如反應過程簡單、時間短、能耗

2、低、易實現工業(yè)化生產,及產品質量高,粒度分布均勻等.本論文采用機械化學法制備SnO<,2>和ZnO等氧化物納米晶,以SnCl<,2>(ZnCl<,2>)和Na<,2>CO<,3>為原料,按摩爾比1:1放入行星磨中,加入適量的NaCl作為稀釋劑,進行機械化學反應,得到前驅體,然后進一步熱處理,發(fā)生氧化或分解反應生成氧化物,最后洗滌、烘干成為產品,經XRD,TEM,IR,SEM-EDAX等檢測得知產品即為四方SnO<,2>、六方ZnO等氧化

3、物,其晶粒尺寸最小可達幾納米.本論文通過對氧化物納米晶尺寸的各種影響因素進行分析和研究,如:球料質量比、球磨時間、熱處理溫度、熱處理時間和稀釋劑的加入量等,得出制備氧化物納米晶比較合適的反應條件:球料質量比為10:1或15:1,Sn(Zn)Cl<,2>:Na<,2>CO<,3>:NaCl摩爾比為1:1:6-1:1:8,球磨時間為6-8h,熱處理溫度為500-600℃,熱處理時間為2h.本論文還對SnO<,2>氣敏機理、機械化學反應機理、

4、添加稀釋劑的作用、反應的動力學、熱力學等問題進行了討論.通過SnCl<,2>與ZnCl<,2>(CdCl<,2>,FeCl<,3>,CuCl<,2>)和Na<,2>CO<,3>的固相機械化學反應,并引入反應產物NaCl作為稀釋劑,制備了高分散的SnO<,2>-ZnO,SnO<,2>-CdO,SnO<,2>-Fe<,2>O<,3>,SnO<,2>-CuO復合納米晶,NaCl在球磨過程及后續(xù)熱處理中可阻止晶粒長大,這種復合摻雜納米晶可望提高