層狀化合物的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、無機(jī)層狀化合物由于客體材料插入到主體中而具有其獨(dú)特的性質(zhì)，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。無機(jī)層狀化合物及其層間改性產(chǎn)物廣泛的應(yīng)用于催化劑、離子導(dǎo)體、離子交換器、電極材料等，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以石墨層間化合物(GIC)和鈷酸鋰(LiCoO2)兩種代表性的無機(jī)層狀化合物為主要對象，對其制備過程和性質(zhì)進(jìn)行了研究。 (1)以天然鱗片石墨和無水FeCl3為原料，系統(tǒng)考察了氣相法制備FeCl3-GIC時(shí)反應(yīng)溫度、C/FeCl3摩爾比和保溫時(shí)間對

2、產(chǎn)物FeCl3-GIC階結(jié)構(gòu)的影響，確立了純一階、二階、三階和四階FeCl3-GIC的最佳制備工藝。 (2)發(fā)現(xiàn)FeCl3-GIC在加壓情況下的不穩(wěn)定性。通過研究施加不同壓強(qiáng)后純一階FeCl3-GIC的XRD圖譜，發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)不斷增加會導(dǎo)致FeCl3分子的脫插，使得GIC的一階結(jié)構(gòu)逐漸演化成二階。當(dāng)壓強(qiáng)增至550MPa時(shí)，會導(dǎo)致FeCl3分子的大量脫插。同時(shí)，利用X射線衍射(XRD)和熱重(TG)分析研究了各階FeCl3-GIC在不

3、同液體介質(zhì)中浸泡產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變化及其熱穩(wěn)定性。 (3)通過實(shí)現(xiàn)電阻的變溫測量，發(fā)現(xiàn)天然石墨電阻率隨溫度的升高而線性增加，體現(xiàn)出金屬導(dǎo)電的特性。而純一階FeCl3-GIC的電阻率隨溫度先升高后下降，在100K～200K的溫度區(qū)間類似于天然石墨，主要由自由電子參與導(dǎo)電；200K～340K的溫度范圍趨向于由熱激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴共同參與導(dǎo)電。同時(shí)，通過激光拉曼光譜儀、磁強(qiáng)計(jì)等手段研究了天然石墨和各階FeCl3-GIC的在振動模式和磁性能

4、方面的性質(zhì)。 (4)采用固相反應(yīng)法制備出LiCoO2陶瓷。動態(tài)力學(xué)分析儀(DMA)的測試結(jié)果表明：在166K～196K之間LiCoO2陶瓷出現(xiàn)了一個(gè)相變內(nèi)耗峰，峰值對應(yīng)的溫度出現(xiàn)模量虧損。同時(shí)，通過對其電阻的變溫測量，發(fā)現(xiàn)其電導(dǎo)率隨溫度的升高而增大，這是由于熱激發(fā)導(dǎo)致載流子濃度大幅增加所致。1nσ～1/T曲線呈現(xiàn)兩段明顯的線性關(guān)系，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)在T=170K附近；低溫段和高溫段的激活能分別為：0.0977eV和0.2233eV。文中