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2、位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索,可 以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在 解密后适用本授权书) 学 位 论 文 作 者 签 名 : 鱼导师签字二 0 签 字 日 期 : z o o 乙 年古 月砧日签 字 日 期 : 2 0 0 龙 年 S 偏 山东师范大学硕士学位论文 透明导电氧化物薄膜包覆荧光粉的研究 中文摘要 发光材料广泛应用于显示、显像、光源、核物理、辐射场的探测、记录及医 学放射学图像的各种摄影技术等领域中。 尤其在涉及到日常生活和国民经济的显 示、显像和光源等方面,具有更重要的意义。 由于外界因素和发光材料本身的因素,未经处理
3、的发光材料往往存在粉末团 聚、表面电性能与化学性能不稳定的现象。通常在荧光粉颗粒表面包覆上一层或 多层薄膜能够使荧光粉和外界可以隔离开,提高荧光粉的分散性和稳定性, 解决 荧光粉由于电性和表面化学活性造成的荧光粉性能的下降,与此同时,在荧光粉 表面包覆特殊材料也可以提高荧光粉的发光性能。随着荧光粉的制备和表面包覆 技术的发展,荧光粉的表面包覆也越来越呈现多样化,已从单纯的保护性表面包 覆向功能性表面包覆发展。荧光粉表面包覆的目的在于两个方面:一是对新型荧 光粉的包覆以增强其物理和发光性能,二是对传统荧光粉施以功能性表面包覆来 适应新型发光器件的使用。 本文围绕透明导电 功能膜包覆做了以 下研究
4、: 1 . 采用一种新的电 化学沉积制备氧化锌薄膜的方法,即方波脉冲电 流法,在 氧化锡锢 ( I T O )导电玻璃基底上阴极电沉积,得到了均匀透明的 Z n O薄膜,测 试发现这种薄膜对可见光有很高的透过率,进而对其实施钟掺杂,发现掺杂适量 比例的铺元素能够提高光透过率;用同 样的方法在新制多孔硅表面沉积得到 Z n O 薄 膜, 然后在1 0 0 0 氧气氛下热处理1 h , 在紫外光照射下可发射强绿色荧光。 采用X射线衍射分析、扫描电镜和荧光光谱技术, 对制得的薄膜进行了结构、形 貌和光学特性的测量分析,并初步探讨了电沉积反应机理。 2 . 采用化学均相共沉淀方法和热处理工艺, 在自
5、制C a S i 0 3 :P b , M n 红 色荧 光粉 表面包覆Z n O :A I ,形成透明导电 层。 运用数字万用表和自 制测量盒对粉体的电阻 率进行测量,比 较了 包覆率 n ( Z n ) / n ( C a ) 、掺杂比 例n ( A I ) / n ( Z n ) 、热处理温度和热 处 理时 间 对 粉 体电 阻 率 的 影响 ; 优 化出 包 覆 条 件 和 热 处 理 条 件 : n ( Z n ) /n ( C a ) 一 1 0 %, n ( A l ) / n ( Z n ) =5 %,7 5 水解1 .5 h , 5 0 0热处理4 5 m i n 。 对包覆
6、样品进行 了 室温光致荧光( P L ) 测量, X射线衍射( X R D ) 结构分析和透射电 子显微镜( T E M ) 形 貌观察。 结 果显示, 当n ( Z n ) / n ( C a ) 二1 0 % 时, 在C a S i 0 3 :P b ,M n 荧 光粉 表 面 形成 山东师范大学硕士学位论文 了 连续的 Z n O :A l 敷膜,荧光粉的电 导率得到很大提高,并且保持了良 好的 光致 发光性质。 3 . 以 Z n S ( 荧光纯) 与 M n C 1 2 ( 分析纯) 为原料通过固 相反应法,高 温烧结制成 Z n S : M n荧光粉。采用化学共沉淀法在 Z n S
7、 : M n荧光粉表面包覆上一层透明的 S n 0 2 : S b薄膜来增加材料的导电性。用数字万用表和自 制的测量盒测量了 粉体的 电 阻。比 较了 包覆率 n ( S n ) / n ( Z n ) , 掺杂比 例 n ( S b ) / n ( S n ) 、 热处理温度和热处理时 间 对粉体电 阻率的影响; 优化出 包覆条件和热处理条件: n ( S n ) / n ( Z n ) 二5 % , n ( S b ) / n ( S n ) 一 2 .5 % , 氮气保护下5 0 0 热 处 理3 0 m i n 。 对包覆样品 进行了 室 温光 致荧光观察, X射线衍射( X R D
8、) 结构分析和透射电 子显微镜( T E M ) 形貌观察。结 果显示,荧光粉保持了良好的光致发光性质,电导率得到很大提高。 关键词:氧化锌;荧光粉;透明导电薄膜:表面包覆;光致荧光 分类号:T N 3 0 4 山东师范大学硕士学位论文 S u r f a c e m o d i f i c a t i o n o f p h o s p h o r s b y t r a n s p a r e n t c o n d u c t i n g o x i d e f i l m s Ab s t r a c t L u m i n e s c e n c e m a t e r i a l
9、s a r e w i d e ly u s e d i n t e c h n o l o g i c a l f i e l d s u c h a s , d i s p l a y , r a s t e r d i s p l a y , l u m i n e s c e n c e r e s o u r c e s , n u c l e a r p h y s i c s , d e t e c t i o n a n d l o g o f r a d i a t io n f i e l d a n d s o o n . T h e r e a r e p r i o
10、r s i g n i f i c a n c e e s p e c i a l l y i n d i s p l a y , r as t e r d i s p l a y a n d l u m i n e s c e n c e r e s o u r c e s , w h i c h a r e c l o s e re l a t e d t o d a i l y l i f e a n d s o c i e t y e c o n o m y . S u r f a c e c o a t i n g s h a v e p r o v e d a n e ff e c
11、 t i v e s o l u t i o n a g a i n s t a g g l o m e r a t i o n o f p o w d e r s , u n s t a b l e s u r f a c e e l e c t r i c a l a n d c h e m i c a l p e r f o r m a n c e s i n as - p r e p a r e d p h o s p h o r s . S e v e r a l s t u d i e s h a v e b e e n c o n d u c t e d o n t h e p
12、r e p a r a t i o n o f c o m p o s i t e p a r t ic l e s c o n s i s t i n g o f c o r e s c o v e r e d w i t h s h e l l s o f d iff e r e n t c h e m i c a l c o m p o s i t i o n . S i n c e t h e p r o p e rt i e s o f s u c h d i s p e r s i o n s ( m a g n e t i c , o p t i c a l , e l e c
13、t r i c , a d s o r p t i v e , e t c .) c a n b e a lt e r e d b y a p p r o p r i a t e c o a t i n g s , t h e s e p o w d e r s m a y b e u s e f u l i n m a n y a p p l i c a t i o n s . A s t h e d e v e l o p m e n t o f s u r f a c e c o a t i n g t e c h n i q u e s , t h e c o a t i n g p
14、u r p o s e t r a n s f e r s fr o m s i m p l e p r o t e c t i v e c o a t i n g t o f u n c t i o n a l m o d i f i c a t i o n . A t p r e s e n t , s u r f a c e c o a t i n g s f o c u s e o n t w o as p e c t s , o n e i s i m p r o v e m e n t o f l u m i n e s c e n c e p e r f o r m a n c
15、e s , t h e o t h e r i s t o m e e t t h e e v e r - i n c r e asi n g d e m a n d f o r n e w o p t i c a l d e v i c e s . I n t h i s p a p e r , w e h a v e c a r r i e d o u t s u r f a c e m o d i fi c a ti o n b y t r a n s p a r e n t c o n d u c t i n g o x i d e fi l ms . T h e ma i n r e
16、 s u l t s a r e as f o l l o ws : 1 . A s q u a r e w a v e w as u s e d t o e l e c t r o l y z e z i n c n i t r a t e a q u e o u s s o l u ti o n f o r p r e p a r a ti o n o f a t r a n s p a r e n t z i n c o x i d e ( Z n O ) fi l m b y c a t h o d i c d e p o s i ti o n . I f t h e c a t h
17、o d e s u b s t r a t e i s a n i n d i u m t i n o x i d e s ( I T O ) c o a t e d g l as s p i e c e , t h e Z n O f i l m s h o w e d h i g h o p t i c a l t r a n s m i s s i o n a r o u n d 8 0 %i n t h e v i s i b l e l i g h t r e g i o n . I t w as f o u n d t h a t a s u it a b l e p r o p
18、o r t i o n o f C c d o p a n t i n z i n c o x i d e f i l m c o u ld i m p r o v e i t s t r a n s m i s s i o n . S im i l a r t e c h n i q u e h as b e e n u s e d t o p r e p a r e a Z n O f i l m o n a p o r o u s s i li c o n , g i v i n g a g r e e n p h o t o l u m in e s c e n c e a t r o
19、 o m t e m p e r a t u r e a ft e r o n e h o u r a n n e a l i n g a t 1 0 0 0i n o x y g e n a t m o s p h e r e . T h e s t r u c t u r a l a n d o p t i c a l c h a r a c t e r i z a ti o n s o f t h e d e p o s i t e d fi l m s w e r e p e r f o r m e d w it h x - r a y d i f fr a c t i o n , s
20、 c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e , a n d m e a s u r e m e n t s o f o p t i c a l t r a n s m i s s i o n . T h e e l e c t r o d e p o s i t e r e a c t i o n m e c h a n i s m w as d i s c u s s e d . 2 . We h a v e d e v e l o p e d a s u r f a c e c o a t i n g t e c h n i q u
21、 e f o r o b t a i n i n g C a S i O 3 :P b ,M n p h o s p h o r s w i t h e x c e l l e n t p h o t o l u m i n e s c e n c e p r o p e r ty a n d l o w e l e c t r i c a l r e s i s ti v i t y . 山东师范大学硕士学位论文 C a S i 0 3 :P b , Mn p h o s p h o r p a r t i c l e s w i t h r e d - l u m i n e s c e
22、n c e w e r e p re p a r e d b y a q u e o u s c o - d e p o s i t i o n r e a c t i o n . S u r f a c e m o d i f i c a t i o n o f C a S i 0 3 : P b ,Mn p h o s p h o r s w as c a r r i e d o u t b y c o a t i n g t r a n s p a r e n t c o n d u c t i n g f i l m s o f A l - d o p e d z i n c o x
23、i d e w h i c h a r e f o r m e d b y h o m o g e n e o u s p h a s e c o - p r e c ip i t a t i o n a n d h e a t t r e a t m e n t p r o c e s s . T h e c o a t e d p h o s p h o r s w e r e c h a r a c t e r i z e d b y X - r a y D i f fr a c t i o n ( X R D ) , P h o t o l u m i n e s c e n c e
24、( P L ) , t r a n s m i tt a n c e e l e c t r o n m i c r o s c o p y ( T E M) a n d c o n d u c t a n c e m e as u r e m e n t s . I t i s g e n e r a l l y a c c e p t e d t h a t t h e p h o s p h o r s e l e c t r i c a l p r o p e rt i e s a r e s t r o n g l y d e p e n d e n t o n t h e c o
25、a t i n g p r o c e s s a n d h e a t - t r e a t m e n t c o n d i t i o n s . T h e r e s u lt s s h o w e d t h a t t h e c o n d u c t i v i ty o f Z n O :A l - c o a t e d p h o s p h o r s , n ( Z n ) / n ( C a ) =1 0 %, n ( A l ) / n ( Z n ) =5 %, h as b e e n o b v i o u s l y im p r o v e d
26、 in t h e c as e o f r e m a i n i n g t h e c o r r e s p o n d i n g p h o t o l u m i n e s c e n c e i n t e n s i ty t h e s a m e as t h e as - p r e p a r e d p h o s p h o r s . F o r l o w e r i n g t h e r e s i s t i v i ty o f p h o s p h o r s , e x p e r im e n t a l c o n d i t i o n
27、s h a v e b e e n o p t i m i z e d , w h i c h i n c l u d e h y d r o l y z in g t e m p e r a t u r e o f 7 5 , h y d r o ly z i n g d u r a t i o n o f 1 . 5 h , h e a t i n g t r e a t m e n t a t 5 0 0 f o r 4 5 m i n . 3 . A n i n v e s t i g a t i o n i s r e p o rt e d o f t h e c o a t i n
28、 g o f Z n S :M n b y S b - d o p e d S n O 2 u s i n g a n c o p r e c i p i t a t i o n p r o c e s s . Z n S :Mn p h o s p h o r p a r t i c l e s w e r e p r e p a r e d b y s o l i d re a c t i o n w it h Z n S a n d M n C 12 . 4 H 2 0 . S u r f a c e m o d i f i c a t i o n o f t h e Z n S :Mn
29、 p o w d e r s w as c a r r i e d o u t b y c o a t i n g t r a n s p a r e n t c o n d u c t i v e fi lm s o f S b - d o p e d t i n o x i d e s w h i c h w e r e f o r m e d 勿 c o - p r e c i p i t a t i o n a n d h e a t t r e a t m e n t p r o c e s s . T in t e t r a c h l o r id e a n d a n t
30、i m o n y t r i c h l o r i d e w e r e u s e d as t h e p r e c u r s o r m a t e r i a l s f o r t h e c o - p r e c ip i t a t i o n . T h e i n fl u e n c e s o f c o a t i n g m o l a r r a t i o , S b c o n c e n t r a t i o n i n t h e c o a t i n g s , a n n e a l i n g t e m p e r a t u r e
31、 a n d ti m e o n t h e r e s i s t i v i ty o f c o a t e d Z n S :Mn p h o s p h o r s w e r e i n v e s t i g a t e d . T h e o p t i m u m c o p r e c i p i t a ti o n p r o c e s s i n g p a r a m e t e r s a n d a n n e a l i n g c o n d i t i o n s w e r e d e t e r m i n e d : n ( S n ) / n
32、( Z n ) = 5 % , n ( S b ) / n ( S n ) = 2 .5 % , h e a t i n g t r e a t m e n t a t 5 0 0 f o r 3 0 m in , i n N 2 a tm o s p h e r e . T h e p h o s p h o r s w e r e c h a r a c t e r i z e d勿 X - r a y D i f fr a c t i o n ( X R D ) , t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m i c r o s c o p y (
33、 T E M) , P h o t o l u m i n e s c e n c e ( P L ) o b s e r v a t i o n a n d c o n d u c t a n c e m e a s u r e m e n t s . A n i m p r o v e m e n t i n p h o s p h o r s c o n d u c ti v i ty w as o b s e r v e d w h i l e t h e r e s p e c t i v e p h o t o lu m i n e s c e n c e i n t e n s
34、i ty i s a n a l o g o u s t o t h e as - p r e p a r e d Z n S : M n p h o s p h o r s . K e y w o r d s : z in c o x i d e ; p h o s p h o r s ; t r a n s p a r e n t c o n d u c t i n g f i l m s ; s u r f a c e m o d i f i c a t i o n ; p h o t o l u m i n e s c e n c e C l a s s i f i c a t i o
35、 n : T N3 0 4 山东师范大学硕士学位论文 第一章绪 论 发光材料广泛应用于显示、显像、光源、X射线增感屏、核物理和辐射场的 探测和记录及医学放射学图像的各种摄影技术等领域中。尤其在涉及到我们的日 常生活和国民经济的显示、显像和光源等方面,具有更重要的意义。 由于外界因素和发光材料本身的因素,未经处理的发光材料往往存在粉末团 聚、表面电性能与化学性能不稳定的现象。通过研究发现在荧光粉颗粒表面包覆 上一层或多层材料能够克服荧光粉由于电性和表面化学活性造成的荧光粉性能的 下降 , 有效 地改 善 和提高 荧光粉的 光电 性能 1 1 -5 , 提高 荧 光粉的 分散 性和 稳定 性。 1
36、 . 1 发光材料简介 1 . 1 . 1 常用发光材料及其制备方法 在各种类型的激发作用下能发光的物质叫发光材料。自 然界中的许多物质, 包括无机化合物和有机化合物,都或多或少可以发光。发光材料在工业、农业、 医学、交通、军事等领域均有重要应用,是一种精细高技术产业。 在实际应用中,因 激发方式及具体应用场合不同,对发光材料的性能都会有 不同的要求。因而首先要根据要求,设计或选择所要制备的材料体系,使之能有 效地吸收外界的激发能,并有效地转换成所需要地光谱 ( 或颜色)、余辉的长 短、发光随周围环境条件的变化及寿命等。应从发光的三个基本环节:激发过 程、激发态的运动和发光特性来考虑选择合适的
37、基质和发光中心以及其他具有特 定功能的中心,例如敏化中心、储能中心等。发光材料的制备过程就是要找出一 种基质材料, 共同的要求, 并在其中适量的掺进所需要的各种中心。不管哪种发光材料,一个 就是发光效率要高。 材料中各种缺陷造成的碎灭中心, 所以要设法抑制各种损耗能量的过程, 特别是 即要尽量减少各种有害的结构缺陷和那些使发 光 碎 灭 或 产 生 不 需 要 谱 带 的 其 它 杂 质 、 发光材料按其组分可分为无机发光材料和有机发光材料。目 前, 应用的发光 材料主要是无机发光材料,并且主要是固体材料 ( 少数为气体和液体)。在固体 材料中,用得最多的是粉末状多晶,其次是薄膜和单晶。 山东
38、师范大学硕士学位论文 发光材料通常是些微小的晶体,颗粒大小在几微米到十 几微米。粉末材料的 应用最广, 在各种激发方式的发光中都很广泛。实际应用中种类繁多,最重要的 有以下各类化合物:硫系 ( 硫化物、硒化物、蹄化物);含氧酸盐 ( 磷酸盐、硅 酸盐、硼酸盐、钒酸盐、钨酸盐);氧化物、硫氧化物、卤氧化物等。这些化合 物的阳离子一般都是周期表的第I I B族元素 ( 锌、 锅、汞、锰和锯等) 和稀土元 素.制备方法可分为高温固相反应法及其它几种新型方法: ( 1 )高 温固 相反应(6 粉末发光材料的制备传统上采用高温固相反应,这样既保证了所得到的物质 形成良 好的晶体结构,又保证了在这一结构中
39、产生有益缺陷而提供具有特定发光 性能的物质。由 于粉末发光材料的化学组成及晶格结构对发光性能的影响很大, 而影响这些性能的因素又很多,因此对于各种不同的发光材料,制备方法又多种 多样。就同一材料,在不同单位其工艺过程及条件也不完全一样。尽管如此制 备粉末发光材料的 基本过程及其原理仍有共同的规律,基木包括下列阶段: 原料 的 制备、提纯、配料、灼烧、后处理。 原料的制备和提纯:要获得好的发光材料,首先要求原料有很高的纯度。 有 害杂质对发光材料的性能影响极为敏感。不同的发光材料有不同的要求, 如 以Z n S为基质的发光材料,其硫化物原料中 F e . C o . N i , Mn的含量不得超
40、 过 I x 1 0 -5 % ; C u 含量不得 超过 5 x 1 0 -6 %( 制备 过程中 要避免接触这些金属 器 皿)。 而磷酸盐、硅酸盐、钨酸盐为基质的发光材料,允许杂质含量不超过 2 x 1 丫% ; 稀土发光材料的 原料纯度一 般是 9 9 .9 9 % 以 上。 各 种杂质对发光材 料的影响不同,同一杂质对不同发光材料的影响也不一样。 惰性杂质对发光 性能影响较小,分离比较复杂,可不必严格去限制。总之, 在制备发光材料 时,若没有足够纯的原料,就要先对原料提纯,或专门制备纯的原料。对不 同杂质, 提纯的方法也不同,如蒸馏、升华、重结晶、沉淀、杂质的色层分 离等。 配料:发光
41、材料的基本原料为基质和激活剂。 基质是组成发光材料主体的 化 合物,原本不发光或发光很弱。激活剂是掺入到基质中能形成发光中心的 杂 质。 激 活剂的 用量一般都很少,为 基质的1 0 “ 5 % 到 1 0 .2 % 。 发光 材料的 化 学 表 示式中一般都写出基质和激活剂。发光材料中常常还含有敏化剂、共激活剂 ( 与激活剂协同激活基质的杂质,增强激活剂引起的发光),这些杂质也常 山东师范大学硕士学位论文 出现在化学表示式中。制备发光材料时,除了这些基本原料外,常加的有助 溶剂、还原剂、疏松剂等,以改善发光粉的质量。具体过程是先按化学表示 式计算好各种原料,以基质为 1 00%,确定激活剂、
42、助溶剂等的含量;再将它 们均匀地混合在一起,可以把固态原料混合物长时间地研磨,也可把原料配 成溶液互相混合。 灼 烧7 1 : 灼 烧是把 配好的原 料 在一定 的 环境 气 氛、 一定 温 度 下 加热 处 理 一定 时间,使原来不发光的配料变成发光材料。灼烧过程中的主要作用是:基质 组分间的化学反应,形成结晶的基质,激活剂进入基质形成要求的发光中 心。显然,灼烧是很关键的一步, 灼烧条件 ( 温度、气氛、时间等) 直接影 响着发光性能的好坏。灼烧温度主要依赖于基质的特性,取决于组分的熔 点、扩散速度和结晶能力,一般在8 0 01 0 0 0之间。有的发光材料灼烧温度 不同, 就具有两种不同
43、的晶体结构。如 Z n s 低温相 ( p 相) 为立方结 构,高 温相 ( a 相)为六方结构。 灼烧时的环境气氛对发光性能影响很大。比如,炉丝金属气体会使发光 体中毒, 氧气会使一些材料氧化发黄, 硫系化合物对氧特别敏感,即 使只有 微量氧气和水分都会使发光性能显著变坏,所以需要根据基质和激活剂的性 质,选定保护气体。有的用 N z 或 A r 等惰性气体,有的用还原性气体 H z , 践S , S 等,也有需要氧化气氛气体。 灼烧时间的长短, 取决于原料If a 1 的反应速度、原料的数量。而影响反应 速度的主要因素是温度;还与颗粒大小、混合均匀程度有关,通常根据实验 确定最佳值。 灼烧
44、是个很复杂的过程。除了上述影响因素外,装料方式、进炉及出炉 的时间、冷却的快慢等,都对发光性能有影响。 后处理:后处理包括选粉、洗粉、包裹、筛选等工艺。这些环节常常直接影 响发光材料的特性。 在灼烧过程中,由 于器皿内 壁及气氛等原因, 会有一些不合格的 产物, 它们发光不强,或者颜色不对, 或体色不好,或有其他杂物, 需在紫外灯下 根据发光情况进行剔除。洗粉是洗去助溶剂、过量的激活剂和其他可溶性杂 质,它们往往会使发光材料在使用中发黑变质,稳定性降低,寿命缩短。 洗 粉的方法有水洗、酸洗、碱洗,但并非所有发光材料都需要这一工艺。 清理 山东师范大学硕士学位论文 之后,得到的发光材料再进行研磨
45、、过筛,有的还要按粒度分选。有些发光 材料还要在颗粒表面包敷上一层由某些化合物形成的保护膜,以防止发光材 料在使用环境中或在制作发光屏过程中,与周围的某些化合物发生化学反应 而被破坏。有时也可以改善发光材料的 粘着性质。 设备要求:在用高温固相反应制取发光材料的过程中,所使用的设备及器具 都有严格的要求。盛溶液的设备最合适的材料是高质量的瓷器、石英、化学 稳定性好的玻璃或聚四氟乙烯塑料等。现在灼烧时几乎唯一的器皿是用石英 器皿。这种材料具有耐热性,因为石英的线膨胀系数低, 在01 3 0 0 温度范 围内 , 平 均为 I x I O -b r c ;同 时 软化 温度高 ( 约 1 4 0
46、0 1C ) 。 在 8 0 01 3 0 0 时 ( 在这一温度范围内大部分发光材料都能形成)石英最为合适。因为与合成 发光材料所用的具有各种性能物质的反应混合物比较,它具有较高的化学稳 定性;按其杂质含量来说它有很高的纯度。柑祸、试管及其它物品也可用石 英制作。尽管石英有很高的化学稳定性,但在高 温下某些固态、液态或气态 产物在灼烧配料时仍对它有很大的腐蚀性,因而很快就会毁坏,在某些场合 石英增塌仅能灼烧 1 次。 在灼烧过程中有的固相反应要求绝氧。除了向炉膛通入氮气外,还可以 在增锅内放置一个盛有碳粉的小增祸,上面再盖上柑祸盖,万一反应器内残 存有极少的氧气,在高温下它先与碳发生反应生成
47、一氧化碳而被除去。有的 灼烧升温或降温按要求分步进行,且每步升温或降温的速度不同,这就要求 进行灼烧的炉子要具有程序控温装置,且控温误差较小。 ( 2 )几种新型制备方法 水 热 法( h y d r o th e r m a l s y n t h e s i s ) 18 9 1 : 水 热 法 是 指 在 一 定 A 度( 1 0 01 0 0 0 0C ) 和压力 ( 1 - I O O M P a ) 条件下,利用溶液中 物质化学反应所进行的合成方法。 在高温、高压条件下,水处于临界或超临界状态,反应活性提高。物质在水 中的物性和化学反应性能均有很大改变,因此水热化学反应异于常态,具
48、有 其他合成方法无法替代的特点。 水热反应的 特点:反应物活性提高, 有可能替代固相反应以 及难于进行 的合成反应,而产生一系列新的合成方法;由 于在水热条件下中间态、介稳 态以及特殊物易于形成,因此能合成与开发一系列特种介稳结构、特种凝聚 态的新合成产物;能够使低熔点化合物、高蒸汽压且不能在熔体中生成的物 山东师范大学硕士学位论文 质、高温分解相在水热低温条件下晶化生成;水热的低温、等压、溶液条 件,有利于生长极少缺陷、取向好、完美的晶体,且合成产物结晶高以及易 于控制产物晶体的粒度;由于易于调节水热条件下的环境气氛,因而有利于 低价态、中间价态与特殊价态化合物的生成,并能均匀地进行掺杂。
49、溶胶 一 凝胶法 ( S o l - G e l ) 1 0 - 1 11 : 溶胶 一 凝胶法是在温和条件下, 将金属醇盐 或 无机盐类等原料经水解、缩聚等化学反应,由溶胶转变为凝胶,然后在较低 的温度下烧结成无机固体材料的方法。 与传统的高温固相反应相比,溶胶凝胶法有以下几方面的优点:能通过 多种反应物的溶液混合,为进一步反应提供了优质原料,避免了固相反应只 在界 面发生反应的局限性;属低温反应过程,既简化了 设备, 节约了能 源, 又避免了因烧结温度高而从反应器中引入杂质;产品的纯度高,因为可以 使 用高纯原料,且溶剂在处理过程中易被除去,反应过程及凝胶的微观结构都 易于控制,大大减少了副反应的进行:适合在生产过程中采用新技术。 微波法 ( m i c r o w a v e ) 1 2 1 :微波是指频率为 3 X 1 护一3 X 1 0 1 2 H z范围内 的电磁 波, 其相应的 波长为0 . 1 一1 0 0 0 m m 。 所谓微波合成是指用微波辐照来代替传 统的热源,均匀混合的原料通过自身对微波能量的吸收 ( 或耗散)达到一定 的高温,从而完成烧结过程。 微波合成法不同于传统的借助热量辐射、传导加热的方法。由于微波可 能直接穿透样品,里外同时加热,不需要传热过程,瞬时可
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