Nb14W3O44和ZrNb2WO10負熱膨脹性能研究.pdf

1、Nb14W3O44以其本身原子排列具有非常規(guī)則的4×4正八面體結構特性而引起關注，曾有人報道過關于鋰鈉原子嵌入到Nb14W3O44塊狀結構材料而改變其電壓的報道。但是材料的熱性能尚未報道，近來，首次發(fā)現(xiàn)Nb14W3O44在RT-433K具有負熱膨脹性。本文主要研究Nb14W3O44的負熱膨脹特性，并對其進行表征。隨后，對另一種材料ZrNb2WO10也進行了簡單的介紹，具體如下：
　　1.通過固相燒結法燒結樣品Nb14W3O44，將

2、素胚直接放入高溫爐中，從室溫升至1523K溫度燒結12h自然降溫得到最終樣品。Nb14W3O44為四方相結構，通過掃描電鏡觀察其微觀組織可知樣品為均勻分布的多面體顆粒，顆粒大小2-8μm。通過膨脹儀測出膨脹曲線，得出在RT-433K溫度曲間具有穩(wěn)定負膨脹性，通過擬合計算得出在RT-433K溫度區(qū)間膨脹系數(shù)約為-7.12×10-6/K。
　　2.對燒結好的Nb14W3O44進行變溫XRD測試，對測試出的不同溫度下的XRD數(shù)據(jù)Powd

3、er X指標化數(shù)據(jù)處理，得出不同溫度下的晶格常數(shù)，將計算好的晶格點連成線，得出a、b軸隨著溫度的增加而增加，c軸隨著溫度的增加而減小，體積的變化趨勢與膨脹曲線一致，對RT-433K溫度區(qū)間進行擬合計算得出本征體膨脹系數(shù)為-4.27×10-6/K。
　　3.通過膨脹曲線可以看出，樣品在433K后膨脹曲線發(fā)生變化，樣品逐漸由負轉(zhuǎn)為正，通過變溫XRD、變溫拉曼得出膨脹曲線433K左右的拐點為材料相變點，并通過變溫XRD分析得出433K左

4、右發(fā)生的相變是由于空間群的結構變化所引起的（四方相的I-4群轉(zhuǎn)化為四方相的P-4群）。
　　4.分析得Nb14W3O44產(chǎn)生負膨脹的機理可用剛性單元模型的耦合旋轉(zhuǎn)進行解釋。當溫度升高時，占據(jù)八面體頂角的橋氧原子的橫向振動使八面體之間發(fā)生耦合旋轉(zhuǎn)，進而使八面體中心的金屬原子之間的距離縮短，總體積減小，宏觀上表現(xiàn)為負熱膨脹特性。這一特性的發(fā)現(xiàn)可能會對其在鋰鈉電池研究方面做出特殊的貢獻。
　　5.通過固相燒結法燒結樣品ZrNb2W