含硫磷氮化合物的氣壓調(diào)控制備、磁性和光催化性能.pdf

1、高溫易揮發(fā)物質(zhì)(如硫、磷、砷、硒等)參與的高溫反應(yīng)過程往往很難控制,故一般將原料封閉在石英管中進(jìn)行,例如含磷砷的鐵基超導(dǎo)體的制備就是如此。但石英管的耐壓能力有限,所以溫度通常不能太高,否則石英管會(huì)發(fā)生爆裂,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗甚至危險(xiǎn),這也是一些鐵基超導(dǎo)體多步而不是一步合成的原因之一。另外如硫在444°C就達(dá)到一個(gè)大氣壓,隨著溫度升高氣壓迅速增加,在1041°C達(dá)207個(gè)大氣壓,而磷的蒸氣壓隨溫度升高的更快。可見上述元素很難在高溫下參與反應(yīng),因

2、為石英管承受不了這么大的內(nèi)部氣壓,而耐壓的金屬容器由于會(huì)跟上述物質(zhì)反應(yīng)也不能用。本文研制了一種控制氣壓的反應(yīng)裝置,可平衡石英管內(nèi)外氣壓使之在高氣壓下不爆裂以維持高溫反應(yīng)進(jìn)行。其基本原理是將密封好的石英管置于直徑更大的高溫合金管中,高溫合金管與增壓泵及氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連,實(shí)現(xiàn)高溫合金管內(nèi)部即石英管外部氣壓(0~100 MPa)可調(diào)。
　　利用上述氣壓調(diào)控高溫反應(yīng)裝置制備出具有核-殼結(jié)構(gòu)的Fe/FeS納米顆粒磁性催化劑,研究了其形貌、磁

3、性及光催化能力。該類催化劑內(nèi)核為鐵磁性,外殼具有光催化性能,可利用磁鐵回收并循環(huán)利用。同時(shí)在 Fe/FeS體系中觀察到低溫交換偏置現(xiàn)象。
　　利用上述裝置在高溫條件下制備出單相的MnP化合物,研究了MnP的磁熱效應(yīng),在1.5T磁場(chǎng)變化下其ΔSM=0.95J/kg·K。利用上述裝置制備了氮摻雜的Mn-P-N化合物,研究了其物相、化學(xué)成分和磁熱效應(yīng)。Mn-P-N化合物主要包括 MnPNx和 Mn2PNx,在樣品中觀察到交換偏置現(xiàn)象。樣

4、品磁滯較小,在1.5T磁場(chǎng)變化下ΔSM=0.70J/kg·K。
　　利用上述裝置探索了錳氧體系在高氧壓及高氮壓下的合成、結(jié)構(gòu)和磁性。在25 MPa氮?dú)鈮汉?0 MPa氧氣壓下對(duì)錳-氧化合物進(jìn)行了加熱處理,發(fā)現(xiàn)高氮壓可促進(jìn)低溫氮化反應(yīng)進(jìn)行,增加晶格間N含量。磁性測(cè)試表明樣品在2K的交換偏置場(chǎng)高達(dá)1.5T;高氧壓有利于氧化反應(yīng)進(jìn)行,得到較為豐富的物相組成。
　　采用氮離子注入法對(duì)二氧化鈦進(jìn)行了氮摻雜表面改性,形成氮摻雜含量為2.