溶液燃烧合成法制备纳米金属氧化物的研究进展

简要介绍了纳米金属氧化物的一些应用;综述了近年来纳米金属氧化物的制备方法———溶液燃烧合成法;其中着重评述了近年来改进的溶液燃烧制备方法:自蔓延溶胶-凝胶燃烧合成法、浸渍在惰性支撑物中的燃烧合成法、浸渍在活性支撑物中的燃烧合成法、盐助溶液燃烧合成法、微波助溶液燃烧合成法、乳液燃烧合成法和纤维素辅助溶液燃烧合成法;并展望了该领域今后的研究方向。

燃烧合成氮化硅粉体对陶瓷导热性能的影响

本文采用燃烧合成氮化硅粉体为原料,烧结助剂选择了MgO+Yb_(2)O_(3),采用气压烧结工艺制备了高性能的氮化硅陶瓷,讨论了燃烧合成的粉体对氮化硅陶瓷致密度、热导、物理性能和显微结构的影响。结果表明:添加4%MgO+8%Yb_(2)O_(3)的烧结助剂时,在1900℃气压处理10 h,烧结出了综合性能优异的氮化硅陶瓷。随着烧结助剂的减少,试样的热导率和物理性能下降;采用低氧β相氮化硅粉体烧结的试样热导率可达115.3 W/(m·K),优于采用α相制备的氮化硅陶瓷。在烧结过程中Yb_(2)O_(3)与Si_(3)N_(4)反应,以非晶或者部分结晶的形式残留在三叉晶界处,降低了固溶进氮化硅晶格中氧的含量,净化了氮化硅晶格,对氮化硅的导热有促进作用。

Co-Ni-Fe-Cr系红外辐射材料自蔓延燃烧合成与应用

采用溶液自蔓延燃烧合成法及煅烧法制备了Co-Ni-Fe-Cr系红外辐射粉体材料,对前驱体和煅烧样品的晶体结构、微观形貌和红外发射率进行了表征分析。结果表明,自蔓延燃烧得到的燃烧产物呈无定形态,显微结构为多孔薄片状。燃烧产物经800~1000℃煅烧处理后转变为尖晶石相,随煅烧温度升高晶粒长大并趋近尖晶石相八面体形貌。1000℃煅烧得到的粉体团聚较少且粒径分布均匀(平均粒径为0.6μm)。获得的Co0.5Ni0.5(Fe0.375Cr0.625)2O4粉体全波段法向红外发射率为0.92,添加质量分数20%的Ca-Mg-Zr-Al-Si玻璃粉配制成丝网印刷浆料,经施釉、干燥和800℃釉烧在氧化铝黑瓷基板表面形成致密釉层,釉层红外发射率达到0.87,材料可用于氧化铝陶瓷基红外加热器的研制。

ZrO_(2)粒径对盐助燃烧合成纳米ZrC微观结构的影响

采用盐助燃烧合成工艺制备了纳米碳化锆(ZrC)粉体,研究了原料氧化锆(ZrO_(2))粒径对纳米ZrC粉体微观结构的影响规律和作用机制。结果表明,在ZrO_(2)-Mg-C体系中,随着ZrO_(2)原始粒径减小(200→10 nm),碳锆体系反应活性增强,ZrC中的游离碳含量逐渐减少,ZrC粉体的平均粒径随ZrO_(2)粒径的减小而减小,当加入粒径为10 nm的ZrO_(2)时,ZrC粉体的平均粒径为48 nm,且类球形形貌更加均匀。原料ZrO_(2)粒径减小,比表面积增大,提高了反应活性和渗碳速度,从而减小了反应时间、反应温度对晶粒生长的影响,获得了分布均匀的高纯纳米ZrC粉体。

La和Nd共掺杂BiFeO_(3)陶瓷粉体的低温自蔓延燃烧合成

以甘氨酸为络合剂,采用低温自蔓延燃烧法合成La和Nd共掺杂Bi Fe O_(3)(Bi_(0.9-x)La_(0.1)Nd_xFe O_(3),x=0.1,0.2,0.3,0.4,at%)陶瓷粉体,利用X射线衍射(XRD)、漫反射光谱(DRS)、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等技术分析产物的相组成和微观结构。结果表明:与传统固相反应法相比,低温自蔓延燃烧法的合成温度大幅降低到600℃。当La和Nd元素的掺杂量不高于30 at%时,合成的陶瓷粉体为单一的四方钙钛矿结构,固溶极限有所提高。600℃煅烧2 h所得产物的颗粒平均尺寸约为27 nm,且分散性良好。La和Nd共掺杂可以有效降低Bi Fe O_(3)的禁带宽度,提高可见光的利用率。采用低温自蔓延合成的La和Nd共掺杂Bi Fe O_(3)在铁电陶瓷和光催化材料方面具有一定的应用价值。

热力学相图计算技术在闪速燃烧合成氮化硅铁中的应用

将热力学相图计算技术应用于Si-Fe-O-N体系,以评估由FeSi75粉闪速燃烧合成氮化硅铁的条件和目标产物。结果表明:将闪速燃烧温度控制在1200～1500℃之间较为适宜,此时平衡态产物中除主要含有Si3N4以外,还有一定量的Fe与Si间化合物和少量稳定的SiO2存在。此计算结果与实际试验结果吻合良好。

燃烧合成焊接技术浅探

燃烧合成焊接是利用燃烧合成反应的放热及其产物来焊接受焊母材的技术。作为一门交叉学科,因其独特的优越性而吸引着各国学者进行研究。

低温燃烧合成钛酸钡及其陶瓷介电性能研究

低温燃烧合成钛酸钡粉体的工艺是一种能够直接在低温合成四方相纳米钛酸钡粉的方法。在硝酸盐和柠檬酸体系中 ,以推进剂化学为理论依据 ,实验得出各反应物间的最佳摩尔配比 ,考察了前驱体溶液pH值等对反应过程和最终产物的影响。应用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等对粉体的结构、形貌进行了分析。结果表明 :在约 2 5 0℃点火燃烧合成生成晶粒度在 5 0nm以下无杂质相的四方相钛酸钡粉。同时对纯钛酸钡陶瓷的介电性质进行了研究 ,结果得到高介电常数的BaTiO3陶瓷 ,其Curie温度为 12 9.32℃ ,峰值为 10 870。

燃烧合成TiAl金属间化合物的反应机制

作为高温结构材料 ,Ti Al金属间化合物在航空、航天领域颇具应用潜力 ,而燃烧合成技术正被越来越多地用于制备 Ti Al金属间化合物。为了有效地控制反应过程以获得理想的组织结构 ,必须深入了解其反应机制。本文综述了相关燃烧合成 Ti

燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的机理研究

利用淬火实验并结合XRD、SEM研究了燃烧合成Ti3AlC2粉体的机理.实验结果表明,燃烧合成Ti3AlC2粉体的机理是溶解再析出机制.即先生成的TiC晶核重新溶解到Ti-Al熔体中,同时三元碳化物开始析出并发育成层状结构.反应可以分为三个阶段:A.预热阶段;B.初始反应阶段;C.溶解析出阶段.

电场作用下Fe含量对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机,对电场作用下Fe含量对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成过程和产物显微结构特征的影响进行了研究。结果表明:在电场和大热流密度作用下,体系的点火温度可以大幅降低;Fe含量越高,其对体系低温燃烧合成过程的影响越大。随Fe含量增加,体系点火温度升高,点火延迟时间缩短,所达到的最高温度也升高;与高温燃烧合成类似,低温燃烧合成的产物由TiC,Fe,少量Fe_2Ti组成;当Fe含量为45％时(质量百分数,下同),产物中的TiC量最多,且颗粒细小。

添加TiC对燃烧合成Ti_2AlC粉体的影响

实验表明,以Ti,Al和碳黑单质粉末为反应物原料,按Ti2AlC化学计量比为原料摩尔配比,得到的燃烧产物主晶相为Ti3AlC2,而Ti2AlC的含量很少.当保持总原料各组分配比不变,加入TiC时,燃烧产物中的Ti2AlC相却变为主晶相,而Ti3A1C2和TiC相的含量急剧减少.燃烧产物Ti2AlC相的含量随添加的TiC质量分数(0-25％)的增加而增加.从动力学和热力学的角度探讨了TiC对燃烧合成Ti2AlC的影响机理.

MoSi_2-WSi_2复合体系的自蔓延燃烧合成

利用自蔓延燃烧合成法制备了 Mo Si2 - WSi2 复合粉体 ,并对合成产物进行了 X射线衍射分析。研究表明 ,通过自蔓延燃烧合成反应既可实现 Mo Si2 与 WSi2 的复合 ,又可通过调整反应物 Mo,W,Si的比例 ,在 Mo Si2 中引入 WSi2的同时还能引入足够量的 Mo5 Si3- W5 Si3相。W量的增加使体系的绝热温度降低 ,对自蔓延燃烧合成反应产生影响。研究还表明 Mo Si2 - WSi2 和 Mo5 Si3- W5 Si3均以固溶体的形式存在。

ZnFe_2O_4粉体的燃烧合成

采用燃烧合成法制备了ZnFe2 O4。研究了ZnFe2 O4粉体燃烧合成温度、燃烧波速度与放热系数k、氧气压力 p和填装密度等参数之间的相互关系 ,讨论了ZnFe2 O4形成机制 ,并通过SEM ,EDS ,XRD和M ssbaur谱 (MS)等分析测试手段对产物的形貌、物相、结构及性能进行了分析。结果表明 :用大颗粒Fe粉 (≤ 45 μm)原料制备ZnFe2 O4的合成反应属于固 -液反应 ,主要由溶解 -析出机制控制 ;产物中含有部分亚稳相Fe1 -xO ;在 15 5 0～ 160 0K之间ZnFe2 O4晶格结构完整 。

稀土发光材料燃烧合成的研究进展

在对稀土发光材料各主要合成方法进行了简单对比的基础上,介绍了燃烧合成技术及其快速、节能、操作简便等特点,介绍了燃烧合成技术在稀土发光材料合成中的应用现状及存在的主要问题,并展望了今后的发展前景。

添加TiC和Ti_3AlC_2对燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

Ti、AI、C和TiC组成的Ti:Al:C=3:1.1:1.8(摩尔比)体系的燃烧合成实验结果表明,当在体系中未加入TiC时,得到的主要是TiC,但加入TiC后燃烧合成产物主要是Ti3AlC2,且Ti3AlC2量随TiC加入量的增加而增加,随燃烧反应体系温度的降低而增加;加入晶种Ti3AlC2有利于合成Ti3AlC2相物质.

不同钛碳摩尔比和铝含量对Ti-Al-C体系燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

以Ti,Al,C和TiC粉末为原料,研究了钛碳摩尔比和Al含量对Ti-Al-C体系燃烧合成产物相组成的影响。实验表明,不同的钛碳摩尔比和Al含量变化,对Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体有很大影响。当Ti/C=1或1.5时,燃烧产物主晶相是TiC,与原料中Al含量变化关系不大;Ti/C=2和Ti/C=3时,主晶相分别是Ti3AlC2和Ti2AlC,它们的衍射峰强度均分别随原料中Al含量增加而增强,当Al含量增加到一定量后,Ti3AlC2和Ti2AlC的衍射峰强度均又减弱;TiC是Ti-Al-C体系燃烧合成TiAlC相的中间产物。

新型燃烧合成方法制备α-Fe_2O_3纳米晶

将聚乙烯醇 (PVA)作为络合剂与硝酸铁反应 ,不调节反应体系的 p H值成功地制备出α- Fe2 O3纳米晶。络合物在 15 0℃反应后的产物灰烬经 X射线分析 ,含有部分α- Fe2 O3和γ- Fe2 O3,产物灰烬经 40 0℃煅烧 1.5 h后得到的是α- Fe2 O3和γ- Fe2 O3的混合物 ,X射线衍射和红外光谱分析的结果显示 ,此时有机组分已分解完全。在 45 0℃煅烧1.5 h,γ- Fe2 O3全部转变为α- Fe2 O3,经透射电镜观察晶粒尺寸在 2 5～ 35 nm之间 ,且为球形 ,在 5 0 0℃的温度下煅烧得到的产物晶粒比 45 0℃煅烧产物晶粒稍有长大 ,在 2 5～ 40

燃烧合成SrAl_2O_4∶Eu,Dy长余辉发光材料的研究

利用燃烧合成法低温合成 Sr Al2 O4∶ Eu,Dy长余辉发光材料 .研究炉温、反应物中铝锶比、助溶剂和可燃物等对发光材料性能的影响 .研究结果表明 ,反应物置于温度为 5 0 0℃的高温炉中发生点火燃烧得到的产物性能最好 ,发光时间超过 12 h,其发射光谱的最大波长在 5 2 0 nm左右 .与高温固相反应法比 ,该方法具有合成温度低 ,反应时间短 ,所得产物硬度小 ,发光亮度好等优点 .

铝粉在高压氮气中自蔓延燃烧合成氮化铝

利用铝粉在高压氮气中的自蔓延燃烧合成（SHS）方法，制备了氮含量较高（33．5wt％）的AIN，研究了稀释剂含量、添加剂含量、氮气压力、反应物的相对密度、反应物厚度对燃烧产物氮含量的影响，并对后燃烧现象进行了分析，产物中发现氮化铝晶须和棒晶．