高温固相法
高温固相法是传统的粉碎方法。该方法制得的粉末颗粒虽然具有固有的缺点，如能耗高，效率低，粉末不够细，易与杂质混合等，但具有不结块，填充性好，成本低的优点。，产量大，制备工艺简单。
固相法通常具有以下特点：
1）固态反应通常包括两个过程：相界面处的物质反应和物质的迁移。
2）通常，它需要在高温下进行。
3）固体物质之间的反应性低
4）整个固相反应速度由最慢的速度控制。
5）固态反应的反应产物有以下阶段：原料→初始产物→中间产物→最终产物。
固相法根据其加工特性可分为机械粉碎法和固相反应法。机械破碎法是用破碎机将原料直接研磨成超细粉末。固相反应法是将金属盐或金属氧化物按式混合，研磨后煅烧进行固相反应，然后直接得到或再研磨得到超细粉末。
该方法是制备稀土三基色磷光体的最原始的方法。以稀土三基色荧光粉中的红色荧光粉（yeu）o3为例，采用以下方法制备：称量一定化学计量比的y2o3和eu2o3（99.99％以上），并加入一定量的混合均匀的助焊剂，在1300-1500oc下燃烧约2小时，然后取出，研磨和洗涤。该方法操作简单，但是粒径大，这将导致组分的分离，这将降低发光效率。如果烧成温度过高，则烧结将变得严重，并且在最终研磨中将破坏活化剂所在的晶格位置，从而导致发光效率降低。
低温固相合成的发展现状与研究进展
低温固相合成的发展现状与研究进展 ??? 摘要：本文对低温固相合成这种无机合成新方法进行综述，介绍了我国近年纳米材料、发光材料、半导体材料的低温固相合成的技术研究现状,并对其发展方向提出展望. 关键词：低温固相合成；纳米材料；发光材料；半导体材料 Low-Temperature Solid-State Synthesis of Development Status and Research Progress ??? Abstract:This paper are reviewed some new method about the Low-temperature solid-State synthesis of inorganic synthesis. The Nano-materials Luminescent materials Semiconductor materials by solid state reactions at low temperature in recent years, these synthetic technologies are reviewed, and development direction for this field is put out. Key words:Low-Temperature Solid-State Synthesis；Nano-materials；Luminescent materials；Semiconductor materials 低温固相合成化学是室温或近室温(小于40℃)条件下的固－固相化学反应是近几年刚刚发展起来的一个新研究领域。相对于传统的高温固相反应而言，低温固相反应可以合成一些热力学不稳定产物或动力学控制的化合物，这对人们了解固相反应机理，尽早实现利用固相化学反应行定向合成和分子装配大有益处。此外，从能量学和环境学的角度考虑，低温固相反应可大大节约能耗，减少三废排放，是绿色化工发展的一个主要趋势。 目前，低温固相合成化学可以合成出二百多种簇合物，其中有些是利用液相不易得到的新型簇合物：如鸟巢状结构、双鸟巢状结构、半开口的类立方烷结构。利用低温固相反应方法可以方便地合成单核和多核配合物，还可以合成高温固相反应及液相反应无法合成的固配化合物等。利用低温固相反应可以合成各种功能材料，如非线性光学材料等，气敏材料等，还有化学防伪材料、生物活性材料，铁电材料，无机抗苗剂及荧光材料等。利用低温固相反应合成各种纳米材料是最近的研究热点，用该方法合成的氧化物、金属及合金等已在许多方面取得了应用。 1、低温固相合成方法合成纳米材料的发展现状与研究进展 1.1纳米氧化镍的低温固相合成及电容性能研究及展望 韩丹丹，景晓燕，王君，徐鹏程，李蕾，公敬欣通过低热固相反应法合成了纳米氧化镍，在不同温度热处理条件下研究氧化镍的结构、形貌及其作为超级电容器电极材料的电化学性能。采用XRD和SEM表征产物的结构特点，采用循环伏安和恒流充放电等方法表 征其电化学性能。XRD测试结果表明，所制备的氧化镍为立方相，且随着热处理温度升高，晶型趋于完整。SEM和电化学测试结果表明，高温热处理（>400℃）使样品团聚更为严重，导致电极材料利用率降低，质子传递阻力加大，比电容急剧下降；低温处理颗粒分布均匀，粒子间存在孔道，使电极具有较大的比容量（228 F/g）和良好的化学稳定性，在20 mV/s 快速扫描速率下，电极显示出良好的倍率特性。 纳米氧化镍可以做成超级电容器的电极，超级电容器具有更高的比电容量，可存储的比电容量为静电电容器的10倍以上。同时，它又具有传统化学电源无法比拟的高功率密度、长循环寿命及优越的脉冲充放电性能。因此对纳米氧化镍合成的研究有着重要的意义[1]。1.2纳米硫化镉低温固相合成的新方法研究 唐文华,邹洪涛,蒋天智,刘吉平以硫代乙酰胺(TAA)与氯化镉为原料,用低温固相反应合成纳
低温固相合成综述
研究生课程论文封面 课程名称 材料制备与合成 开课时间 10-11学年第一学期 学院 数理与信息学院 学科专业 凝聚态物理 学 号 2009210663 姓名 朱伶俊 学位类别 理学 任课教师 李正全 交稿日期 成绩 评阅日期 评阅教师 签名 浙江师范大学研究生学院制
低温固相合成综述 目前，环境污染、能源过度消耗队地球及人类带来的危害已经越来越大。人们在发展经济的同时也在积极面对怎样克服对环境的污染，保护我们的生态平衡。近十几年来，由于传统的化学反应里在溶液或气相中进行，其反应需要能耗高，时间长，污染环境严重以及工艺复杂，因此越来越多的人将目光投向曾经被人类很早就利用过的固相化学反应。低温固相化学反应法是20世纪80年代发展起来的一种新的合成方法，并且发展极为迅速。其制备工艺简单，反应条件温和，节约能源，产率高，污染低等优点，使其再化学合成领域中日益受到重视。固相反应法已经成为了人们制备新型无机功能材料的重要手段之一。 1、低温固相合成的发展 固相化学反应是人类最早使用的化学反应之一，我们的祖先早就掌握了制陶工艺，将制得的陶器用作生活日用品。但固相化学作为一门学科被确认却是在20世纪初，原因自然是多方面的，除了科学技术不发达的限制外，更重要的原因是人们长期的思想束缚。自亚里士多德时起，直至距今80多年前，人们广泛相信“不存在液体就不发生固体间的化学反应”。直到1912年，Hedvall在Berichte 杂志发表了《关于林曼绿》（CaO和ZnO的粉末固体反应）为题的论文，有关固相化学的历史才正式拉开序幕。事实上，许多固相反应在低温条件下便可发生。早在1904年，Pfeifer等发现加热[Cr(en)3]Cl3或[Cr(en)3](SCN)3分别生成cis-[Cr(en)2Cl2]Cl和trans-[Cr(en)2(SCN)2]SCN；1963年，Tscherniajew等首先用K2[PtI6]与KCN固-固反应，制取了稳定产物 K2[Pt(CN)6]。虽然这些早期的工作已发现了低温下的固相化学反应，但由于受到传统固相反应观念的束缚，人们对它的研究没有像对待高温固相反应那样引起足够的重视，更未能在合成化学领域中得到广泛应用。然而研究低温固相反应并开发其合成应用的价值的意义是不言而喻的。 1993年Mallouk教授在 Science 上发表评述：“传统固相化学反应合成所得的是热力学稳定的产物，而那些介稳中间物或动力学控制的化合物往往只能在较低温度下存在，它们在高温时分解或重组成热力学稳定的产物。为了得到介稳固态相反应产物，扩大材料的选择范围，有必要降低固相反应温度。”可见，降低反应温度，不仅可获得更新的化合物，为人类创造更加丰富的物质财富，而且可最直接地提供人们了解固相反应机理所需要的实验佐证，为人类尽早地实现能动、合理地利用固相化学反应进行定向合成和分子装配，最大限度地发挥固相反
高温固相法
高温固相法制备磷酸锂锂（Li3V2（PO4）3）具有环保、成本低、结构稳定、性能优良等优点，近年来成为研究的热点。安全性能和良好的电化学性能。其中li3v2（po4）3具有优异的性价比，被认为是继金属硫化物和金属氧化物之后的第三代锂离子电池正极材料。这将是一种非常有前途的LiCoO2阴极材料。我国钒资源丰富，价格低廉。钒化合物具有良好的嵌锂性能，无污染，作为电池负极材料具有广阔的应用前景。根据我国钒资源现状和国情，研究和制备锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3具有重要的现实意义和长远意义。2近年来的研究现状。随着人们生活水平的不断提高和电子产品的不断发展，锂离子电池的使用越来越多。磷酸钒锂（Li3V2（PO4）3）的研究取得了一些进展。目前，li3v2（po4）3的主要合成方法是高温固相法，以纯h2为还原剂。由于传统的高温固相法的局限性，很难获得纯度高、粒径小、电性能好的样品。用纯氢作还原剂不仅成本高，不适合大规模的工业生产，而且由于氢气在实验操作中具有易燃易爆的特性，因此非常危险。目前尚无其它化学方法合成Li3V2（PO4）3的报道。li3v2（po4）3的合成方法有高温固相法、碳热还原法、溶胶-凝胶法等，其中高温固相法操作简单，环境污染小，反应效率高，但所得材料粒径不均匀。碳热还
原法使用C代替H2作为还原剂。过量的C可以作为导电剂使用，可以显著提高正极活性材料的导电性和电化学性能，因此这种方法更有利于工业化生产。三。本项目主要研究内容本项目采用碳热还原法，以Li2CO3、LIF、LiOH·H2O为锂源，石墨、葡萄糖、蔗糖、乙炔黑为碳源，合成Li3V2（PO4）3。用不同的组合与磷酸二氢和五氧化二钒反应制备Li3V2（PO4）3。4制备方法：根据反应步骤的不同，可分为一步加热法、两步加热法和三步加热法。分步加热法，最常用的是两步加热法，即将原料充分研磨、预热，然后在惰性气氛中烧结。一段加热过程不需要预热过程，而三段加热方法在预热过程之后增加了烧结过程。6第一阶段：收集资料，认真阅读研究内容，加深对课题的理解，全面了解课题的来源和研究的目的和意义，设计具体的实验方案，制定详细的实验计划，完成学士学位论文的开篇报告。第二阶段：在教师指导下进行实验，制备锂钒磷酸盐材料，完成电极制备和模拟电池组装，并进行一系列实验观察现象，记录原始数据，进行详细对比，完成中期报告。第三阶段：对测量数据和图像进行进一步分析和处理，获得所需参数，进一步优化实验条件，选择最佳工艺条件，完成毕业论文。8[1] 吴俊平，李宁，戴长松等。锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）的合成与性能
YAGCe3+荧光粉的高温固相合成及发光性能
YAG:Ce3+荧光粉的高温固相合成及发光性能 摘要 主要介绍了YAG：Ce3+荧光粉制备技术的现状，叙述了目前制备中用的较多溶胶-凝胶法、沉淀法、燃烧法、固相法等几种方法的进展，并进行优缺点的比较。 并采用高温固相法合成Y 3-x Al 5 O 12 :xCe3+（x=0.05~0.9）荧光粉,研究了Ce3+浓度、 助燃剂、灼烧温度、灼烧时间等对样品发光性能的影响。结果表明，以Al(OH) 3为原料，采用氟化物助熔剂可以获得颗粒细小均匀的荧光粉，最佳掺杂Ce3+的浓度及烧结温度分别为2%和1400℃；此外，发射波长有红移现象，此更符合现代固态照明对色度的需要，研究结果对荧光粉的生产具有一定意义。 关键词：YAG：Ce3+；荧光粉；制备；高温固相合成法；LED
High-temperature Solid State Reaction Method and Characterization of YAG：Ce3+ Phosphor Abstract The progress of preparation for YAG：Ce3+ phosphor is summarized systemically. Several prevalent methods used for production of YAG：Ce3+phosphor, such as sol-gel method, precipitation method, solid-state method and combustion synthesis are introduced in detail and their advantages and disadvantages are pointed out. The Y3-x Al5O12:xCe3+（x=0.05~0.9）phosphor was synthesized by high-temperature solid state reaction method. The influence of Ce3+ contents, various fluoride fluxing agents, sintering temperature and sintering time on the luminescence properties of the samples were investigated. The results indicated that phosphor sample with uniform particle size were obtained with as the starting material and some fluorides fluxing agents. Furthermore, the optimal concentration of Ce3+ and the optimal sintering temperature were found to be 2% and 1400℃, respectively. In addition, the emission wavelength shifted to the red direction, which would meet the solid-state white lighting requirements of chromaticity. The results are significant to the production of phosphors. Key words: YAG：Ce3+；phosphors；preparation；high-temperature solid state reaction method；LED
高温固相法
高温固相合成是指在高温（1000~1500℃）下，固体界面间经过接触，反应，成核，晶体生长反应而生成一大批复合氧化物，如含氧酸盐类、二元或多元陶瓷化合物等。 高温固相法是一种传统的制粉工艺，虽然有其固有的缺点，如能耗大、效率低、粉体不够细、易混入杂质等，由于该法制备的粉体颗粒无团聚、填充性好、成本低、产量大、制备工艺简单等优点，迄今仍是常用的方法。 高温固相合成是指在高温（1000~1500℃）下，固体界面间经过接触，反应，成核，晶体生长反应而生成一大批复合氧化物，如含氧酸盐类、二元或多元陶瓷化合物等。高温固相法是一种传统的制粉工艺，虽然有其固有的缺点，如能耗大、效率低、粉体不够细、易混入杂质等，由于该法制备的粉体颗粒无团聚、填充性好、成本低、产量大、制备工艺简单等优点，迄今仍是常用的方法。 扩展资料 合成稀土三基色荧光粉的几种方法. （一）高温固相反应法 此方法是制备稀土三基色荧光粉最原始的一种方法.以稀土三基色荧光粉中的红色荧光粉（YEu）O3为例,用这种方法制备的工艺如下：称取一定计量比的Y2O3和Eu2O3(99.99%或以上)加入定量助熔剂,混匀在1300-1500oC灼烧2h左右后取出研磨并洗涤即可.这种方法操作简单但粒度较大,会有成分偏析的现象,这样会降低发光效率,若灼烧温度偏高则会烧结严重在最后研磨时会破坏激活剂所在的晶格
位置从而导致发光效率的降低. （二）共沉淀法制备前驱体 在发现了高温固相法的缺点后人们一直在探索一种新的方法试图克服高温固相反应的弊端.结果发现,在溶液合成荧光粉会使产品成分均匀.方法如下：（同样以红色荧光粉为例）取一定配比的Y2O3和Eu2O3(99.99%或以上)用HNO3或HCl溶解,制成混合稀土酸溶液后用草酸与其反应直至完全在经烘干,其他方法同方法（一）.这种方法制出的产品成分组成相对均匀很少出现成分的偏析,但粒度不易控制,工序比第一种方法稍复杂. 以上两种方法使比较常用的也已形成工业化生产,虽然两种方法都存在着不足,但这两种方法制备出来的产品比其他方法合成的产品在发光性能指标上有着很大的优势.
固相反应
固相反应 1．若由MgO和Al 2O 3 球形颗粒之间的反应生成MgAl 2 O 4 是通过产物层的扩散进行 的： (1) 画出其反应的几何图形并推导出反应初期的速度方程。 (2) 若1300℃时D Al3+>D Mg2+ -2 :基本不动，那么哪一种离子的扩散控制着 MgAl 2O 4 的生成？为什么？ 2．镍（Ni）在0.1大气压的氧气中氧化，测得其重量增量（μg/cm2）如下表： 3．由Al 2O 3 和SiO 2 粉末反应生成莫来石，过程由扩散控制，扩散活化能为 50千卡/摩尔，1400℃下，一小时完成10%，求1500℃下，一小时和四小时各完成多少？（应用扬德方程计算） 4．粒径为1μ球状Al 2O 3 由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在 恒定温度下，第一个小时有20%的Al 2O 3 起了反应，计算完全反应的时间。 (1) 用扬德方程计算 (2) 用金斯特林格方程计算 (3) 比较扬德方程、金斯特林格方程优缺点及适用条件。 5．当测量氧化铝－水化物的分解速率时，发现在等温反应期间，重量损失随时间线性增加到50%左右，超过50%时重量损失的速率就小于线性规律。速率随温度指数增加，这是一个由扩散控制的反应还是由界面一级控制的反应？当温度从451℃增至493℃时，速率增大到10倍，计算此过程的活化能（利用表9-1及图22进行分析） 6．由Al 2O 3 和SiO 2 粉末形成莫来石反应，由扩散控制并符合扬德方程，实 验在温度保持不变的条件下，当反应进行1小时的时候，测知已有15%的反应物起反应而作用掉了。 (1) 将在多少时间内全部反应物都生成产物？ (2) 为了加速莫来石的生产应采取什么有效措施？ 7．试分析影响固相反应的主要因素。 8．如果要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为MgCO 3、Mg(OH) 2 、MgO、 Al 2O 3 3H 2 O、γ-Al 2 O 3 、α-Al 2 O 3 。从提高反应速率的角度出发，选择什么原料较好？ 请说明原因。
固相反应
一、固相反应法的特点固相法是通过从固相到固相的变化来制造粉体，其特征是不像气相法和液相法伴随有气相→固相、液相→固相那样的状态（相）变化。对于气相或液相，分子（原子）有很大的易动度，所以集合状态是均匀的，对外界条件的反应很敏感。另一方面，对于固相，分子（原子）的扩散很迟缓，集合状态是多样的。固相法其原料本身是固体，这较之于液体和气体都有很大的差异。固相法所得的固相粉体和最初固相原料可以使同一物质，也可以不是同一物质。[1] 二、物质粉末化机理一类是将大块物质极细地分割，称作尺寸降低过程，其特点是物质无变化，常用的方法是机械粉碎（用普通球磨、振磨、搅拌磨、高能球磨、喷射磨等进行粉碎），化学处理（溶出法）等。另一类是将最小单位（分子或原子）组合，称作构筑过程，其特征是物质发生了变化，常用的方法有热分解法（大多数是盐的分解），固相反应法（大多数是化合物，包括化合反应和氧化还原反应），火花放电法（常用金属铝产生氢氧化铝）等。三、固相反应的具体方法1、机械粉碎法主要应用是球磨法，机械球磨法工艺的主要目的包括离子尺寸的减小、固态合金化、混合或融合以及改变离子的形状。目前已形成各种方法，如滚转磨、振动磨和平面磨。采用球磨方法，控制适合的条件可以得到纯元素、合金或者是复合材料的纳米粒子。其特点是操作简单、成本低，但产品容易被污染，因此纯度低，颗粒分布不均匀[2]。2、热分解法热分解反应不仅仅限于固相，气体和液体也可引发热分解反应，在此只讨论固相的分解反应，固相热分解生成新的固相系统，常用如下式子表示（S代表固相、G代表气相）：121 1212 SSGSSGG 第一个式子是最普通的，第二个式子是第一个式子的特殊情况。热分解反应基本是第一式的情况。3、固相反应法由固相热分解可获得单一的金属氧化物，但氧化物以外的物质，如碳化物、硅化物、氮化物等以及含两种金属元素以上的氧化物制成的化合物，仅仅用热分解就很难制备，通常是按最终合成所需组成的原料化合，再用高温使其反应的方法，其一般工序如左图所示。首先是按照规定的组成称量，通常用水等做分散剂，在玛瑙球的球磨内混合，然后通过压滤机脱水后再用电炉焙烧，通常焙烧温度比烧成温度低。在固相反应中粉体间的反应相当的复杂，反应从固体间的接触部分通过离子扩散来进行，但接触状态和各种原料颗粒的分布情况显著地收到颗粒的性质(粒径、颗粒形状和表面状态等)和粉体处理的方法（团聚状态和填充状态等等）的影响。 另外，当即热上述粉体时，固相反应以外的现象也同时进行。一个烧结，另一个是颗粒的生长，这两种现象均在同种原料间和反应生成物间出现。对于固相反应生成的化合物，原料的烧结和颗粒生长均使原料的反应性降低，并且导致扩散距离增加和接触点密度的减少，所以应尽量抑制烧结和颗粒生长。4、点火花放电法把金属电极插入到气体或者液体等绝缘体中，不断地增高电压，如果首先提高电压可观察到电流增加，在某一点产生电晕放电，之后即使不增加电压电流也会自然增加，向瞬时稳定的放电状态即电弧放电移动。从电晕放电到电弧放电过程中的过度放电称为火花放电，火花放电持续的时间很短，但是电压梯度很高，电流密度很大，也就是说火花放电在短时间内能释放出很大的电能。因此在放电的瞬间产生高温，同时产生很强的机械能。在煤油之类的液体中利用，利用电极和被加工物之间的火花放电来进行放电加工是电加工中广泛使用的一种方法。在放电加工中，电极、被加工物会生成工屑，如果我们积极地控制工屑的生成就有可能制造出微粉，也就是电火花放电法制造微粉。图2 电火花发制备粉体装置示意图[3] 原料 称量称量溶剂混合脱水干燥煅烧粉碎造粒、整粒原料烧结用粉体图1 固相反应法制备粉体工艺流程 四、总结除了上述制备方法之外还有溶出法等，固相法来制备陶瓷粉体方法很多，
高温固相反应制备荧光粉材料
东南大学材料科学与工程 实验报告 学生姓名徐佳乐班级学号12011421 实验日期2014/9/9 批改教师 课程名称电子信息材料大型实验批改日期 实验名称高温固相反应制备荧光粉材料报告成绩 一、实验目的 1、初步掌握高温固相法制备荧光粉的工艺； 2、了解影响荧光粉性能的因素。 二、实验原理 荧光粉材料是指激发源（紫外光、阴极射线等）激发下能产生可见荧光的一类功能材料。荧光粉材料的制备有很多方法，如高温固相反应、燃 烧法、溶胶凝胶法、共沉法，燃烧法和微波辅助加热等。其中高温固相反 应法合成荧光粉材料的合成工艺比较成熟，能保证形成良好的晶体结构，而且适于大规模工业化生产，在实际生产中应用最为广泛。 高温固相反应制备荧光粉样品包括配料、混料、灼热还原、破碎、分级等几个步骤。即将反应原料按一定化学计量比称量，并加入适量的助溶 剂混合均匀，然后在高温下烧结合成（或还原），经粉碎、过筛得到一定 粒度的荧光粉材料。 高温固相反应为多种固态反应物参加的多固态反应，反应的进行通过高温下各种离子之间的互扩散、迁移来完成。扩散的助动力是晶体中的缺 陷和各种离子化学势，扩散的外部条件是温度和反应物之间的充分接触。 因此反应之前应将反应物研磨至很碎的细颗粒，并使它们混合均匀，以期 使反应物之间有最大的接触面积和最短的扩散距离。高的灼烧温度是为了 加快反应物离子的迁移速率。值得注意的是，即使将反应物碾碎至10μm，其中仍含有一万个晶胞，另一种反应物离子需要扩散迁移通过一万个晶胞才能反应。为了促进高温固相反应，使之容易进行，可采用在反应物中加 入助溶剂。助熔剂熔点较低，在高温下熔融，可以提供一个半流动的环境，有利于反应物之间的互扩散，有利于产物的晶化。 本实验以ZnSiO4：Mn绿色荧光粉材料作为实验对象，ZnSiO4：Mn绿粉在紫外光激光下发光效率高、色品纯正，主要应用于等离子显示器、紧 凑型荧光灯、CCFL荧光灯中。
实验报告—固相反应
南昌大学实验报告 (样本) 学生姓名：×××学号： 5702106*** 专业班级：无机材料062班 实验类型：■演示□验证□综合□设计□创新实验日期：2008-11-20实验成绩： 实验五固相反应 一.实验目的与内容 固相反应是材料制备中一个重要的高温动力学过程,固体之间能否进行反应、反应完成的程度、反应过程的控制等直接影响材料的显微结构,并最终决定材料的性质,因此,研究固体之间反应的机理及动力学规律,对传统和新型无机非金属材料的生产有重要的意义。 1.本实验的目的： 掌握TG法的原理,采用TG法研究固相反应的方法。通过Na2CO3-SiO2系统的反应验证固相反应的动力学规律—金斯特林格方程。通过作图计算出反应的速度常数和反应的表观活化能。 2.实验原理 固体材料在高温下加热时,因其中的某些组分分解逸出或固体与周围介质中的某些物质作用使固体物系的重量发生变化,如盐类的分解、含水矿物的脱水、有机质的燃烧等会使物系重量减轻,高温氧化、反应烧结等则会使物系重量增加。 现代热重分析仪常与微分装置联用,可同时得到TG-DTG曲线。通过测量物系质量随温度或时间的变化来揭示或间接揭示固体物系反应的机理或反应动力学规律。 固体物质中的质点,在高于绝对零度的温度下总是在其平衡位置附近作谐振动。温度升高时,振幅增大。当温度足够高时,晶格中的质点就会脱离晶格平衡位置,与周围其它质点产生换位作用,在单元系统中表现为烧结,在二元或多元系统则可能有新的化合物出现。这种没有液相或气相参与,由固体物质之间直接作用所发生的反应称为纯固相反应。实际生产过程中所发生的固相反应,往往有液相或气相参与,这就是所谓的广义固相反应,即由固体反应物出发,在高温下经过一系列物理化学变化而生成固体产物的过程。 固相反应属于非均相反应,描述其动力学规律的方程,通常采用转化率G(已反应的反应物量与反应物原始重量的比值)与反应时间t之间的积分或微分关系来表示。 测量固相反应速率,可以通过TG法(适应于反应中有重量变化的系统)、量气法(适应于有气
第八章固相反应复习习题及提纲
习题 1．若由MgO和Al2O3球形颗粒之间的反应生成MgAl2O4是通过产物层的扩散进行的： (1) 画出其反应的几何图形并推导出反应初期的速度方程。 (2) 若1300℃时D Al3+>D Mg2+，O2-基本不动，那么哪一种离子的扩散控制着MgAl2O4的 生成？为什么？ 2．镍（Ni）在0.1大气压的氧气中氧化，测得其重量增量（μg/cm2）如下表： (1) 导出合适的反应速度方程；(2) 计算其活化能。 3．由Al2O3和SiO2粉末反应生成莫来石，过程由扩散控制，扩散活化能为50千卡/摩尔，1400℃下，一小时完成10%，求1500℃下，一小时和四小时各完成多少？（应用扬德方程计算） 4．粒径为1μ球状Al2O3由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al2O3起了反应，计算完全反应的时间。 (1) 用扬德方程计算 (2) 用金斯特林格方程计算 (3) 比较扬德方程、金斯特林格方程优缺点及适用条件。 5．当测量氧化铝－水化物的分解速率时，发现在等温反应期间，重量损失随时间线性增加到50%左右，超过50%时重量损失的速率就小于线性规律。速率随温度指数增加，这是一个由扩散控制的反应还是由界面一级控制的反应？当温度从451℃增至493℃时，速率增大到10倍，计算此过程的活化能（利用表9-1及图22进行分析） 6．由Al2O3和SiO2粉末形成莫来石反应，由扩散控制并符合扬德方程，实验在温度保持不变的条件下，当反应进行1小时的时候，测知已有15%的反应物起反应而作用掉了。 (1) 将在多少时间内全部反应物都生成产物？ (2) 为了加速莫来石的生产应采取什么有效措施？ 7．试分析影响固相反应的主要因素。 8．如果要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为MgCO3、Mg(OH)2、MgO、Al2O3·3H2O、γ-Al2O3、α-Al2O3。从提高反应速率的角度出发，选择什么原料较好？请说明原因。 复习提纲 1．广义固相反应的共同特点；固相反应机理；固相界面上的化学反应的三个过程。 2．固相反应的一般动力学关系及其意义；解释化学动力学范围；解释扩散动力学范围的特点，扩散动力学范围的三个动力学方程的表达式、各自所采用的模型极其适用 范围、有何优缺点。 分析影响固相反应的因素。
PEG高温固相法合成-英文
Journal of Alloys and Compounds456(2008) 461–465 A soft chemistry synthesis routine for LiFePO4–C using a novel carbon source L.N.Wang a,X.C.Zhan a,Z.G.Zhang a,K.L.Zhang a,b,? a College of Chemistry and Molecular Sciences,Wuhan University,Wuhan430072,China b Centre of Nanoscience and Nanotechnology Research,Wuhan University,Wuhan430072,China Received17August2006;received in revised form13February2007;accepted20February2007 Available online23February2007 Abstract As a novel carbon source,polyethylene glycol(PEG;mean molecular weight of10,000)was adopted to prepare LiFePO4–C cathode material by a very simple soft chemistry method,which was called rheological phase reaction by us.X-ray diffraction(XRD)reveal that the crystallized LiFePO4powder can be synthesized easily by rheological phase reaction at a relative low temperature(400?C).Scanning electron microscopy (SEM)results indicate that after the decomposition of PEG,active material and porous structure carbon were left in the resultant products.An initial discharge capacity of162and139mAh g?1was achieved for500?C sample at room temperature with C rates of0.06C(10mA g?1)and1C (170mA g?1),respectively.The satisfactory initial discharge capacity and superior rate capacity should attribute to the porous conductive carbon structure and the soft synthesis process. ?2007Elsevier B.V.All rights reserved. Keywords:Cathode material;LiFePO4;PEG;Rheological phase reaction 1.Introduction Due to its overwhelming advantages of low toxicity,good thermal stability and relatively high theoretical capacity,olivine type LiFePO4,which was?rst introduced as a lithium batteries cathode material by Padhi et al.appears as a potential candidate to be used as positive electrode in next generation of Li-ion batteries[1–5]. As a material,however,LiFePO4is an insulator,which seri-ously limits its rate capability in lithium cells.It shows high electrochemical properties only at low charge–discharge rates owing to its low electronic conductivity and low lithium ion motion ability[6,7].Therefore,research on this insulating com-pound was up to now mostly devoted to enhance the composite’s conductivity by metal doping[8,9]or coating with the electron-ically conductive like carbon,metal and metal oxide[10–12]. Other possible means of improving the rate performance of LiFePO4materials are those of enhancing its ionic/electronic conductivity by optimization of particles with suitable prepara-tion procedures.In addition to the traditional solid-state reaction ?Corresponding author.Tel.:+862787218484;fax:+862768754067. E-mail address:klzhang@https://www.360docs.net/doc/8515352701.html,(K.L.Zhang).synthesis routine,alternative synthesis processes including sol–gel,hydrothermal,co-precipitation,microwave heating,etc. have developed continually[11,13–15]. In this work,an example of preparing LiFePO4material with nano-sized?ne particles by employing a novel carbon source of polyethylene glycol(PEG)with a very simple soft chem-istry method—the rheological phase reaction method[16–19]is provided.The solid reactants are fully mixed in a proper molar ratio,made up by adding the required amount of water or other solvent to a solid–liquid rheological body in which the solid particles and liquid substance are uniformly distributed.Then after reaction under suitable conditions,the product is obtained. Under the solid–liquid rheological state,many substances have new reaction properties.The resultant powders prepared by this method often show excellent electrochemical performance. The microstructure and the rate performance of the as-prepared LiFePO4–C were investigated.Also,an excellent organic carbon source—PEG was introduced. 2.Experimental Li2CO3,FeC2O4·2H2O,NH4H2PO4and polyethylene glycol(mean molec-ular weight of10,000)powders were used as the starting materials by rheological phase reaction.They were mixed thoroughly by grinding.Then appropriate 0925-8388/$–see front matter?2007Elsevier B.V.All rights reserved. doi:10.1016/j.jallcom.2007.02.103
高温固相法
高温固相法 高温固相反应法 此方法是制备稀土三基色荧光粉最原始的一种方法。以稀土三基色荧光粉中的红色荧光粉（yeu）o3为例，用这种方法制备的工艺如下：称取一定计量比的y2o3和eu2o3(99.99%或以上)加入定量助熔剂，混匀在1300-1500oc灼烧2h左右后取出研磨并洗涤即可。这种方法操作简单但粒度较大，会有成分偏析的现象，这样会降低发光效率，若灼烧温度偏高则会烧结严重在最后研磨时会破坏激活剂所在的晶格位置从而导致发光效率的降低。 固相法通常具有以下特点： 1）固相反应一般包括物质在相界面上的反应和物质迁移两个过程。2）一般需要在高温下进行。 3）固态物质间的反应活性较低 4）整个固相反应速度由最慢的速度所控制。 5）固相反应的反应产物具阶段性：原料→最初产物→中间产物→最终产物。 固相法按其加工的工艺特点又可分为机械粉碎法和固相反应法两类。机械粉碎法是用碎机将原料直接研磨成超细粉。固相反应法是把金属盐或金属氧化物按配方充分混合，经研磨后再进行煅烧发生固相反应后，直接得到或再研磨后得到超细粉。 近年来稀土三基色荧光粉以其良好的发光性能和稳定的物理性质在发光材料中占有不可替代的位置。但随着需求领域的扩展，对荧光粉
提出了不同的要求。这就需要不断改进荧光粉的某些性质如：粒度，成分的均匀程度，纯度，工业生产也需降低成本。满足这些要求还需从合成方法下手。下面简单的叙述一下合成稀土三基色荧光粉的几种方法。 共沉淀法制备前驱体 在发现了高温固相法的缺点后人们一直在探索一种新的方法试图克服高温固相反应的弊端。结果发现，在溶液合成荧光粉会使产品成分均匀。方法如下：（同样以红色荧光粉为例）取一定配比的y2o3和eu2o3(99.99%或以上)用hno3或hcl溶解，制成混合稀土酸溶液后用草酸与其反应直至完全在经烘干，其他方法同方法（一）。这种方法制出的产品成分组成相对均匀很少出现成分的偏析，但粒度不易控制，工序比第一种方法稍复杂。 以上两种方法使比较常用的也已形成工业化生产，虽然两种方法都存在着不足，但这两种方法制备出来的产品比其他方法合成的产品在发光性能指标上有着很大的优势。
高纯碳化硅粉体的高温固相合成方法
高纯碳化硅粉体的高温固相合成方法 配料工序：将高纯Si 粉和高纯C 粉混合均匀，所述高纯Si 粉和高纯C 粉的摩尔比为1 ： 1 ～ 1.5 ：1 ； 高真空热处理工序：将所述高纯Si 粉和高纯C 粉放入坩埚中，然后置于加热炉中，对所 述加热炉的生长室抽高真空至9×10-4Pa 以下，同时将温度升高至600 ～1300℃，保持2 小时以上； 惰性气体清洗工序：向所述生长室中充入第一规定压力的高纯惰性气体，保持1 小时 以上后，再抽真空至9×10-3Pa 以下，该工序重复2 次以上；以及 高温合成工序：在第二规定压力的高纯惰性气体下，于反应温度1500 ～2500℃下，保 持反应2 小时以上，而后降至室温，即可得到氮含量在15ppm 以下的高纯碳化硅粉体。 2. 根据权利要求1 所述的高温固相合成方法，其特征在于，所述高纯Si 粉和高纯C 粉 的粒度为60 ～ 300 目，纯度大于99.99%。 3. 根据权利要求1 或2 所述的高温固相合成方法，其特征在于，所述高纯Si 粉和高纯 C 粉的摩尔比为1 ：1 ～ 1.1 ：1。 4. 根据权利要求1 所述的高温固相合成方法，其特征在于，在所高真空热处理工序中， 将温度升高至1000 ～1300℃。 5. 根据权利要求1 所述的高温固相合成方法，其特征在于，所述高纯惰性气体的纯度 大于99.99%，所述高纯惰性气体为氩气、氦气或其混合气体。 6. 根据权利要求1 或5 所述的高温固相合成方法，所述第一规定压力为1.066×105Pa 以下。 7. 根据权利要求6 所述的高温固相合成方法，其特征在于，所述第一规定压力为 1.0×104 ～7.0×104Pa。 8. 根据权利要求1 或5 所述的高温固相合成方法，所述第二规定压力为1.0×104 ～ 7.0×104Pa。 9. 根据权利要求1 所述的高温固相合成方法，其特征在于，在所述高温合成工序中，反 应温度为1800 ～2100℃。 10. 根据权利要求1 所述的高温固相合成方法，其特征在于，在所述高温合成工序期 间，反应器通循环水冷却。 11. 根据权利要求1、9 或10 所述的高温固相合成方法，其特征在于，所述高温合成工序 包括：第一合成工序：将温度升温至第一反应温度，反应1 小时以上； 第二合成工序：升温或降温至第二反应温度再反应2 小时以上；以及 重复所述第一合成工序和第二合成工序； 其中，所述第一反应温度和第二反应温度分别独立的选自所述反应温度中的任意值， 且所述第一反应温度不同于所述第二反应温度。 12. 根据权利要求1 所述的高温固相合成方法，其特征在于，所述加热炉为中频感应加 热炉或电阻加热炉。 13. 根据权利要求1 所述的高温固相合成方法，其特征在于，所述坩埚为能用于2000℃ 及以上的石墨坩埚或氧化铝坩埚。 14. 一种根据权利要求1 ～ 13 中任一项所述的高温固相合成方法制备的高纯碳化硅粉 体，其特征在于，所述氮含量在15ppm 以下。 15. 根据权利要求14 所述的高纯碳化硅粉体，其特征在于，所述氮含量为5 ～ 15ppm。 高纯碳化硅粉体的高温固相合成方法
高温固相法
近年来稀土三基色荧光粉以其良好的发光性能和稳定的物理性质在发光材料中占有不可替代的位置。但随着需求领域的扩展,对荧光粉提出了不同的要求。这就需要不断改进荧光粉的某些性质如:粒度,成分的均匀程度,纯度,工业生产也需降低成本。满足这些要求还需从合成方法下手。 下面简单的叙述一下合成稀土三基色荧光粉的几种方法。 (一)高温固相反应法此方法是制备稀土三基色荧光粉最原始的一种方法。以稀土三基色荧光粉中的红色荧光粉( YEu )O3为例,用这种方法制备的工艺如下:称取一定计量比的Y2O3Eu2O3(99.99%或以上)用HNO3或HCI 溶解,制成混合稀土酸溶液后用草酸与其反应直至完全在经烘干,其他方法同方法(一)。这种方法制出的产品成分组成相对均匀很少出现成分的偏析,但粒度不易控制,工序比第一种方法稍复杂。 (二)溶胶-凝胶法( Sol-Gel )用溶胶-凝胶法制备荧光材料有两种方法:一种是将稀土离子激活剂掺入起始反应溶液中形成凝胶,也可以用制备好的凝胶浸泡在有稀土激活剂的溶液中。将制备好的凝胶在一定温度下处理为粉末即可。这种方法简单易掌握,制备的产品均匀且粒度很小,但耗时长,处理量小。成本高且发光强度有待改善。 (三)燃烧法本方法主要是在制备时加入定量有机物,借助有机物燃烧时放出大量的热来降低最后灼烧的温度,同时有机物燃烧时产生大量气体可以减少产品的团聚从而颗粒较小的产品。此方法合成出的
产品具有颗粒小组成均匀,样品合成温度低降低了能耗,但此方法每次处理量小且加入有机物后会增加成本。 除了上述介绍的两种方法外,也有文献报道过可以用水热法及冷冻干燥法来制备荧光材料,用这些方法合成的荧光粉主要解決的粒度偏大的问题,对于生产成本问题并没有得到改善。由于方法上的局限,后面介绍的匹种方法目前尚不能应用于实际生产。