SrTi-,x-Zr-,1-x-O-,3-固溶體的合成及其熱力學(xué)分析.pdf

1、本文以SrTixZr1-xO3這種典型ABⅠ1-xBⅡxO3型鈣鈦礦粉體的合成作為研究對象。以硝酸鍶、氧氯化鋯、四氯化鈦和氫氧化鈉為原料，采用直接沉淀法合成了SrTixZr1-xO3連續(xù)固溶體粉體。首先考察了反應(yīng)溫度、NaOH濃度和攪拌時間對SrTi0．5Zr0．5O3物相得影響，尋找其合成的最佳工藝參數(shù)。實驗表明高溫、強堿性環(huán)境和長的攪拌時間有利于反應(yīng)的進行。在80℃下，NaOH濃度為3mol/L時，攪拌2小時是該反應(yīng)的比較合適的條件

2、。經(jīng)過XRD分析，產(chǎn)物SrTi0．5Zr0．5O3的相結(jié)構(gòu)是立方相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。以此工藝條件，進一步采用了直接沉淀-陳化法合成了相結(jié)構(gòu)為立方相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的SrTixZr1-xO3固溶粉體。以SrTi0．5Zr0．5O3固溶粉體最佳合成工藝參數(shù)用直接沉淀法合成SrTixZr1-xO3（x>0．4）連續(xù)固溶體粉體，陳化處理x<0．4的沉淀產(chǎn)物后，也可獲得相應(yīng)組成的結(jié)晶粉體。實驗結(jié)果表明發(fā)現(xiàn)陳化時間是影響產(chǎn)物物相的主要因素。這是因為當(dāng)Zr含量進

3、一步增加時，由于其較大的離子使其離子進入晶格形成穩(wěn)定的固溶體變得困難，即晶體的形成速率成為控制步驟。 為了進一步分析上述實驗現(xiàn)象，建立SrTixZr1-xO3生成自由能的簡單加和及Bragg-Williams計算模型；根據(jù)熱力學(xué)的吉布斯函數(shù)判據(jù)，計算了合成SrTixZr1-xO3反應(yīng)的Gibbs生成自由能，從計算結(jié)果分析并解釋了隨著Zr含量的增加，直接沉淀法制得的產(chǎn)物必須通過陳化處理才能得到SrTixZr1-xO3固溶體的原因：