溶胶凝胶-碳热还原法制备Si3N4纳米粉末

以硅溶胶为硅源,有机碳为碳源,有机氮和氮气为氮源,先采用溶胶-凝胶法制备前驱体,然后进行碳热还原制备Si3N4陶瓷纳米粉体。主要研究了硅碳比、反应温度、氮气流量、保温时间等工艺因素对氮化硅粉体生成的影响。碳热还原制备Si3N4纳米粉体的最佳工艺条件为:碳硅比(摩尔比)为3.5∶1,氮气流量为3L/min,煅烧温度为1500℃,保温时间2h。在以上最佳工艺条件下,可制备出纯的Si3N4纳米粉体,其中α-氮化硅为90.8%,β-氮化硅为9.2%,平均粒径为43.82nm。

多孔碳添加量对溶胶凝胶-碳热还原法制备磷酸钒锂正极材料的电化学影响

本工作采用一种具有良好导电性能的多孔结构碳材料与磷酸钒锂通过溶胶凝胶-碳热还原法进行复合,研制出一种锂离子电池正极的新型复合材料。新型电极在0.5C倍率下初始比容量为111.0 mA·h·g^-1,150圈循环容量保持率为99.2%。在10C倍率循环下复合正极仍有79.8 mA·h·g^-1比容量和71.9%容量保持率,展示出良好的快充/放性能。复合材料的制备工艺简单,其电化学性能优异和较高含量的磷酸钒锂(LVP)含量符合锂离子电池正极材料的产业实用化的要求,该材料的研发为快充电池工业化提供了一种具有实际意义的材料。

溶胶凝胶、碳热/硼热还原法制备ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体

以氧氯化锆(ZrOCl_(2)·8H_(2)O)、硼酸(H_(3)BO_(3))、水合氯化镧(LaCl_(3)·7H_(2)O)、正规酸乙酯(TESO)和葡萄糖(C_(6)H_(12)O_(6))为主要原料,以聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用溶胶凝胶法和碳热/硼热还原工艺制备ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体。利用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱和差示扫描量热分析等对ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)粉体进行表征,研究烧结温度、原料配比对复相粉体合成过程的影响。结果表明,当原料中n(Zr)∶n(B)∶n(Si)∶n(La)∶n(C)=1∶3∶0.7∶0.16∶8时,在氩气气氛中1500℃保温2 h,可合成高纯ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体。颗粒平均粒径为300 nm,其中ZrB_(2)相为六方晶系,SiC相和LaB_(6)相为立方晶系,三元微晶平均尺寸为33.2 nm。

溶胶-凝胶和碳热还原法合成碳化硅晶须的研究

以工业硅溶胶和炭黑为主要原料 ,用溶胶 -凝胶和碳热还原法合成了SiC晶须 .获得的产物中碳化硅质量分数高于 95 % ,碳化硅晶须质量分数高于 74% .碳化硅晶须为直线形 ,具有光滑的表面 ,直径为 0 .2～ 0 .5 μm ,长径比约为 5 0～ 2 0 0 .对影响碳化硅晶须产率和微观结构的主要因素进行了研究 ,结果表明 :采取原料中碳含量稍多于理论值 ,并且严格控制反应温度 。

溶胶-凝胶和碳热还原法制备塔状SiC纳米棒

以正硅酸乙酯(TEO S)、聚乙烯基吡咯酮(PVP)为反应前驱体,Fe(NO3)3为催化剂,采用溶胶-凝胶和碳热还原法制得了碳化硅纳米棒。运用XRD2、9S iMAS NMR、TEM和SAED等手段对样品的组成和形貌进行了表征。结果表明:产物的形貌为塔状纳米棒,且晶体沿平行于[111]的方向生长;塔形S iC棒的塔底宽约80nm^100nm,塔层厚度10nm左右,长约0.4μm^1.0μm。在催化剂Fe的作用下,过饱和CO气氛中的动力学控制过程导致了塔状S iC纳米棒的形成。

溶胶-凝胶碳热还原法制备碳化硅超细粉末的研究

以工业水玻璃和碳黑为主要原料 ,采用溶胶凝胶和碳热还原法制备了碳化硅超细粉末 ,研究了原料组成和制备工艺对超细粉末质量的影响。结果表明 :该方法可直接制备纯度较高、颗粒直径分布范围小 ,粒径可在一定范围内控制的碳化硅超细粉末。

溶胶-凝胶和碳热还原法制备高比表面积碳化硅

采用糠醇、正硅酸乙酯作为碳源、硅源,在溶胶-凝胶过程中加入硝酸钴为催化剂,含氢硅油为结构助剂,通过碳热还原的方法制备出高比表面积碳化硅。采用XRD、FT-IR、SEM、HRTEM及低温氮吸附-脱附对所制备的样品进行表征。结果表明,所得碳化硅具有高的比表面积131 m2/g;含氢硅油的特殊结构是形成多孔碳化硅的主要原因;所得碳化硅具有特殊的光致发光性能。

溶胶-凝胶和碳热还原法制备碳化钛的研究

以钛酸四丁酯和酚醛树脂为原料，乙二醇甲醚为溶剂，冰乙酸为稳定剂，在硝酸的催化下制备出凝胶前驱体，再将制得的前驱体于流通的氩气环境中经高温碳热还原得到碳化钛。讨论了各因素对凝胶时间的影响，用TG，XRD和SEM对制得的前驱体和产品进行了表征。结果表明，控制溶液的pH在2～3，水与钛酸四丁酯的物质的量比为6：1，溶剂与钛酸四丁酯的体积比为4：1时，得到的凝胶红棕色透明，所需时间最短；且由XRD和SEM分析可知，碳热还原反应是由TiO2经历一系列的低价态氧化物转变完成的；前驱体在氩气环境中经1400℃反应1h后生成的产物为TiC，其表面光洁，粒径分布均匀，大小为0．1～0．5μm。

溶胶-凝胶微波碳热还原制备二硼化锆粉体

以氧氯化锆、硼酸与蔗糖为原料,研究了硼酸、蔗糖用量和温度时溶胶.凝胶、微波碳热还原法制备ZrB2粉体的影响。结果表明:采用溶胶-凝胶、微波加热工艺可以在1100℃合成ZrB2粉体,该温度比传统加热合成ZrB2粉体的温度降低了200～400℃;1100～1200℃时硼酸、蔗糖用量对该粉体的合成有较大影响,1300℃时其对粉体的制备影响不大。温度对ZrB2粉体的合成过程有着显著的影响,粉体中ZrB2的含量随温度升高而明显增加,1300℃制备的粉体中ZrB2的含量可达95%以上。

溶胶-凝胶和微波碳热还原氮化法合成β-sialon超细粉

以正硅酸乙酯(tetraethoxysilane,TEOS),硝酸铝,蔗糖等为原料,通过溶胶-凝胶和微波碳热还原氮化法合成了β-sialon超细粉。研究了铝碳摩尔比、温度、埋粉条件、晶种、添加剂等工艺条件对合成β-sialon超细粉的影响。结果表明:铝碳摩尔比显著影响β-sialon超细粉的合成,过量碳有利于形成β-sialon超细粉。1573～1623K为最佳合成温度。埋粉不利于β-sialon超细粉的合成。晶种对β-sialon超细粉的合成没有显著影响,添加剂Fe2O3对反应有明显促进作用。用场发射扫描式电子显微镜观察产物的显微形貌,结果表明:合成β-sialon超细粉的粒度大约为100nm。

溶胶-凝胶法和硼热-碳热还原合成ZrB_2空心球粉体

为了合成性能较好的Zr B2空心球粉体,以氧氯化锆(Zr Cl O2·8H2O)、硼酸(H3BO3)、葡萄糖(C6H12O6)为原料,先采用水热碳化工艺制备了碳微球,再以预合成的碳微球为模板,采用溶胶-凝胶法、硼热-碳热还原工艺合成了Zr B2超细空心球粉体,研究了反应温度(1 200、1 300、1 400和1 500℃)及碳微球的含量(n(C)n(Zr O2+B2O3)分别为5.0、5.5、6.0和6.5)对Zr B2空心球粉体合成的影响。结果表明:水热碳化工艺制备的碳微球表面较为光滑,具有良好的空心结构;过量的碳微球和较高的反应温度均能在一定程度上有助于Zr B2空心球粉体的合成;合成Zr B2空心球粉体的最佳反应温度为1 500℃,最佳碳微球含量为n(C)n(Zr O2+B2O3)=6.5。

碳热还原协同溶胶-凝胶法合成纳米ZrB_2粉末

利用ZrO2-B2O3-C反应体系碳热还原的基本原理,分别使用正丙醇锆(Zr(OC3H7)4)、硼酸(H3BO3)和蔗糖(C12H22O11)为原料,采用溶胶-凝胶-碳热还原法合成了二硼化锆(ZrB2)纳米粉末。我们首先使用络合剂醋酸(AcOH)修饰Zr(OC3H7)4,以防止Zr(OC3H7)4的快速水解;其次,选用蔗糖作为碳源,是考虑到蔗糖热解时可以完全分解为碳,这样可以准确计算热解过程碳的生成量。此外,研究了凝胶温度对ZrB2纳米粉末形貌的影响。结果表明:当起始原料B/Zr(mol.)=2.3、热解温度为1 550℃时,通过碳热还原协同溶胶-凝胶法成功合成了单相ZrB2纳米粉末;当凝胶温度分别为65、75和85℃时,ZrB2纳米粉末形貌从球状演变为链状,最后生长为棒状,生长机理为定向吸附。

非水解溶胶-凝胶Al_2O_3碳热还原氮化合成AlN超细粉

以无水氯化铝和异丙醚为原料,利用非水解溶胶-凝胶法制备出高活性Al2O3凝胶,以其作为铝源,引入炭黑作为碳源,利用碳热还原氮化技术低温合成AlN超细粉体。研究了凝胶未经煅烧以及预煅烧温度分别为300、500℃,按n(C)/n(Al2O3)为3.9、7.8和9.6分别加入不同量的炭黑,1 400、1 450和1 500℃的合成温度以及N2流量分别为40和80 mL·min-1时对AlN粉体合成的影响。结果表明:Al2O3凝胶经300℃预煅烧后,按n(C)/n(Al2O3)=7.8与炭黑混合,在流量为80 mL·min-1的高纯N2中于1 450℃保温2 h后可以合成出高纯AlN超细粉体。FE-SEM分析表明,AlN超细粉体平均粒径在400 nm左右,分散较为均匀。

非水解溶胶-凝胶法结合碳热还原法制备β-SiC粉体

为了用较为简便的方法以及廉价原料制备出β-SiC粉体,采用非水解溶胶-凝胶法,以分析纯的四氯化硅(SiCl4)、正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,加入催化剂无水氯化铁(FeCl_3)制备出溶胶,然后转移至反应釜中能制备出SiO_2干凝胶。分别以SiO_2干凝胶或石英砂为硅源,与炭黑混合,SiO_2干凝胶或石英砂与炭黑的质量比为3 2,采用碳热还原技术,在氩气气氛中于1 500℃保温2.5 h制备出SiC粉体。采用FTIR、XRD和SEM测试方法研究凝胶过程以及碳热还原产物。结果表明:原料TEOS经过非水解缩合反应制备出的SiO_2干凝胶活性较高,而后用其制备出物相较为纯净的SiC粉体,其晶粒尺寸细小,粒径均匀,粉体表面存在少量的短晶须。

非水解溶胶-凝胶碳热还原氮化法制备TiN薄膜研究

以四氯化钛和无水乙醇为前驱体原料,按C/Ti摩尔比为12:1引入聚乙烯吡咯烷酮(PVP,分子量为1 300 000)作为碳源,采用非水解溶胶-凝胶碳热还原氮化技术,在流量为30ml/min高纯N2中,经1300℃碳热还原氮化5h,在石英基片上制备出具有金黄色光泽的TiN薄膜。利用XRD、RAMAN和FE-SEM表征TiN薄膜物相组成及显微结构,结果表明:薄膜为具有NaCl型面心立方结构的δ-TiN晶相,薄膜中TiN晶体在其最小应变能晶面(111)择优生长,部分晶粒呈棱角分明的三棱椎状,晶界清晰,薄膜厚度在200nm左右。镀有TiN薄膜的石英基片,在可见光范围内透过率峰值为13%,在近红外区域的反射率接近70%。

碳热还原辅助溶胶-凝胶法制备氟代聚阴离子型嵌/脱锂材料LiVPO_4F/C

采用碳热还原辅助溶胶-凝胶法合成了锂二次电池正极材料Li VPO4F/C,探讨煅烧温度和煅烧时间对所制备材料纯度、结构和电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),恒流充放电,电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)等手段对不同煅烧温度和时间所得的材料进行结构表征和电化学性能测试.当煅烧时间为4 h时,温度为450°C时,能够得到纯相Li VPO4F/C,在0.1C、0.5C和1.0C倍率下,电池放电比容量分别为193.2、175.6和173.7 m Ahg-1.随着煅烧温度升高,Li3V2(PO4)3杂相逐渐增多,650°C煅烧后的材料Li3V2(PO4)3成为主相.优化煅烧时间也能够有效控制Li3V2(PO4)3杂相的生成,能得到电化学性能良好的Li VPO4F/C.当煅烧温度为550°C时,反应3 h后得到的产物综合电化学性能最优.

非水解溶胶-凝胶结合碳热还原氮化法制备AlN粉体工艺研究

以采用非水解溶胶-凝胶法制备出高活性Al2O3凝胶为铝源,引入碳黑或蔗糖为碳源,利用碳热还原氮化工艺合成AlN粉体。对比研究了氧供体及碳源种类、球磨时间等对AlN粉体合成的影响。结果表明:以异丙醚为氧供体合成的Al2O3凝胶为铝源,选用碳黑为碳源,经球磨2 h,在流量为80 mL/min的高纯氮气中,经1450℃碳热还原氮化反应2 h,可得到纯度高、晶粒发育较好、分散均匀的AlN粉体。

非水解溶胶-凝胶碳热还原氮化法制备TiN粉体工艺研究

以四氯化钛和异丙醚为原料,二氯甲烷为溶剂,以非水解溶胶-凝胶法制备的Ti O2凝胶为钛源,选用分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为碳源,采用碳热还原氮化法合成Ti N粉体。通过XRD和FE-SEM研究了PVP用量、合成温度及保温时间、氮气流量对Ti N粉体合成的影响。结果表明,适当增加PVP用量有助于Ti N的合成,但残余游离碳也相应增多;氮气流量一定时,升高合成温度及延长保温时间,有利于Ti N粉体纯度的提高,残余的游离碳变少,晶胞参数接近于标准值;当合成温度为1300℃,保温时间为5 h,氮气流量为40 m L/min时,制备出的Ti N粉体纯度高,晶粒发育良好,形状近似球形,粒径约为0.4μm。

有机凝胶-热还原法制备超细金属镍、铁纤维

分别以柠檬酸和碱式碳酸镍、乳酸和硝酸铁为原料,采用有机凝胶-热还原法分别成功制备了超细(直径<1μm)金属镍纤维和铁纤维,镍纤维长2m,铁纤维长0.5m,组成2种纤维的晶粒约100nm。通过FTIR,XRD,TG/DSC和SEM对纤维前驱体凝胶的结构、热分解过程及热还原产物的形貌进行了表征。凝胶的可纺性与组成凝胶的羧酸盐分子结构有关。柠檬酸和乳酸中的羟基分别单齿配位于Ni2+和Fe3+离子,可能形成线型分子[(C6H6O7)Ni]n和[C3H4O3]3Fe,由这些线型分子组成的凝胶显示出了良好的可纺性。同时,可能由于在柠檬酸与Ni2+离子的反应中存在Ni2+离子的架桥作用,因而柠檬酸镍凝胶显示出了比乳酸铁凝胶更好的可纺性。

有机凝胶-热还原法制备FeNiCu三元合金微细纤维

以柠檬酸和金属盐为原料,采用有机凝胶-热还原法制备了FeNiCu合金微细纤维。通过FTIR,XRD,TG/DSC,SEM和VSM对纤维先躯体凝胶的结构、物相组成、热分解过程、热处理后产物的形貌及磁性能进行了表征。结果表明,在凝胶形成过程中,金属离子可单齿配位于柠檬酸根阴离子,并形成线性分子结构,使凝胶有较好的可纺性;先驱体纤维经氢气和氮气气氛下800℃还原1h后形成了晶粒细小、直径可以小于1μm、长度可达0.5m的均匀Fe0.33Ni0.33Cu0.33合金微细纤维,其饱和磁化强度为82.17A·m2/kg,矫顽力为6.67kA/m。