碳热还原法合成硼化锆粉体影响因素探究

以氧化锆(ZrO2)、硼酸(H3 BO3)和碳(C)粉为原料,研究了不同碳粉(活性炭、石墨)与前驱体粒度、温度及保温时间对碳热还原法制备硼化锆(ZrB2)粉体的影响.通过X射线衍射(XRD)分析合成粉体物相,扫描电镜(SEM)观察合成粉体形貌,并通过化学方法分析了合成粉体中的C、O含量.结果表明:以活性炭为碳源合成的粉体形貌呈条棒状,以石墨为碳源合成的粉体形貌呈规则的块状;合成粉体的粒度随前驱体粒度减小而减小,形貌由规则的块状逐渐转变为圆滑的不规则形貌,合成ZrB2粉体最小平均粒度约为1.69μm,产物中C含量随前驱体粒度减小而减少,O含量随前驱体粒度减小而增加,氧含量最低为0.54wt％;碳热还原法合成ZrB2粉体在1500℃下是可行的,但直到1900℃碳热还原反应合成ZrB2才进行完全;碳热还原反应合成ZrB2粉体最佳的反应条件为1900℃保温30 min.     

ZrO2纤维模板自蔓延高温合成ZrB2/Al2O3复合粉

ZrB2纤维或含ZrB2纤维复合粉的制备对于发展纤维增强超高温结构陶瓷基复合材料具有重要的意义.以ZrO2纤维、B2O3和Al粉为原料,通过自蔓延高温合成法制备了含ZrB2纤维的ZrB2/Al2O3复合粉.通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、X射线能谱,对产物的相组成、微观形貌及化学组成进行了分析表征,用差示扫描量热-热重分析研究了原料混合粉在加热过程中的反应过程.研究了氩气压力对燃烧合成产物的物相组成及ZrB2纤维结构的影响,重点分析了产物中ZrB2的存在状态.结果表明:氩气压力为1.5 MPa下,产物相组成为ZrB2和Al2O3.部分ZrB2以ZrO2纤维为模板形成ZrB2纤维;部分ZrB2以颗粒形式分散在ZrB2/Al2O3复合粉中.生成的ZrB2纤维,表面粗糙,结构较为完整,直径约为10 μm.     

锆英石碳热还原合成ZrB_2—SiC复合粉体

以锆英石、氧化硼、活性炭为原料,采用碳热还原合成工艺制备了ZrB2—SiC复合粉体,并对合成过程进行了热力学分析。考察了反应温度及原料配比对碳热还原合成ZrB2—SiC复合粉体的物相的组成、含量和显微结构的影响。结果表明:提高反应温度有利于ZrB2—SiC复合粉体的合成,适当过量氧化硼及活性炭有利于ZrB2—SiC复合粉体的合成。合成ZrB2—SiC复合粉体的最优参数为:当ZrSiO4、B2O3和C的摩尔比为1∶2∶12,在1 773K保温3h,可得到几乎纯相的ZrB2—SiC复合粉体。     

熔盐法制备镁铬尖晶石粉体的研究

以MgCl2.6H2O、CaCO3和Cr2O3为原料,在NaCl、KCl复合熔盐介质中合成了MgCr2O4粉体。通过热重-差示扫描热量计(TG-DSC)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)等手段对反应过程及产物进行了分析和表征,结果表明,在CaCO3、MgCl2.6H2O、Cr2O3原料在反应过程中生成了MgO,800℃热处理后MgO与Cr2O3反应生镁铬尖晶石;温度的升高和保温时间的延长有利镁铬尖晶石的生长及发育,随着热处理温度的升高和保温时间的延长,镁铬尖晶石晶体结晶程度增大,粉体粒径增大。     

氮化硼/二硼化锆对氧化镁-氧 化铝-碳材料性能影响

以电熔镁砂、用后镁碳砖、α-氧化铝和石墨为原料,引入复合添加剂氮化硼/二硼化锆（BN/ZrB2）,经共磨、加酚醛树脂结合剂混炼、成型及热处理工艺制备氧化镁-氧化铝-碳耐火材料,研究复合添加剂BN/ZrB2及煅烧温度对烧后试样烧结性、抗氧化性、显微结构和矿物相组成的影响。结果表明： BN/ZrB2添加剂在氧化镁-氧化铝-碳耐火材料中的优先氧化顺序为二硼化锆>氮化硼>碳,添加剂BN/ZrB2氧化生成三氧化二硼,三氧化二硼与基质中电熔镁砂及用后镁碳砖中的氧化镁反应生成低熔点相Mg3B2O6,液相Mg3B2O6有利于提高氧化镁-氧化铝-碳耐火材料的烧结性和抗氧化性。烧后试样矿物相组成为方镁石、镁铝尖晶石和少量Mg3B2O6相。     

沉淀法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合粉体的固相反应

采用化学沉淀法制备了不同配比的Al2O3-ZrO2-Y2O3复合粉体.通过X射线衍射研究了热处理过程中各物质之间的反应顺序及复合粉体的物相组成,结果表明升温过程中Y2O3优先与ZrO2反应生成固溶体,温度较高时,剩余Y2O3与Al2O3反应生成钇铝石榴石YAG;不同的制备工艺没有改变各物质之间的固相反应顺序,但影响了复合粉体中各物相的相对含量.     

熔盐法制备氧化镁粉体及其活性研究

以MgCl2-6H2O、CaCO3和LiCl为原料,采甩熔盐法制备了MgO粉体。通过热重．差示扫描热量计（TG—DSC）、X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）等手段对反应过程及产物进行了分析和表征,同时采用水解动力学分析法研究了煅烧温度和时间对氧化镁粉体活性的影响。TG-DSC分析表明,650℃时CaCO3可完全反应;XRD分析表朝,450℃保温3h热处理,产物中有MgO生成。650℃保温3h热处理,产物经无水乙醇洗涤后,全部为MgO晶体;SEM分析表明,所制备的氧化镁形貌为颗粒状,形状不规整,大小介于50-250nm之间;水解动力学分析法表明,当温度大于500℃、保温时阕超过3h后,随着热处理温度的升高和时间的延长,MgO粉体活性下降。     

ZrB_2-YAG陶瓷的烧结致密化

通过共沉淀法获得包覆式Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体,对其进行放电等离子烧结以提高ZxB2陶瓷的烧结致密度.用扫描电镜观察试样的显微结构,用X射线衍射仪对试样进行物相分析.结果表明:包覆犁粉体在700～1 000℃时出现1次大的收缩,然后出现1个不收缩的平台,当温度达到1 100℃之后出现第2次收缩.适宜制备高致密的ZrB2-钇铝石榴石(yttrium aluminium garnet,YAG)陶瓷的工艺条件为;烧结温度为1 700℃,烧结压力为20MPa,保温时间为4min,YAG的添加量为30%(质量分数),所制备的ZrB2-YAG陶瓷相对密度大于95%.     

Sol-Gel法合成锌铝尖晶石的影响因素研究

以Zn(NO3)2·6H2O,Al(NO3)3·9H2O为原料,柠檬酸为络合剂,采用sol-gel法制备了尖晶石型ZnAl2O4粉体.得到干凝胶后在不同温度下(600～ 800℃)进行热处理.探究pH值对凝胶的影响以及煅烧温度对粉体相组成和显微结构的影响.用热分析,X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM)等手段对制备的锌铝尖晶石粉体进行了表征.结果表明:当煅烧温度为600℃时,ZnAl2O4开始生成,随着煅烧温度的提高,ZnAl2O4晶粒逐渐长大、发育完整,其他物相含量减少,粉体趋于单一尖晶石晶体结构;随着溶液pH值的增加,ZnO含量增加,ZnAl2O4含量减少,当pH值为3时,得到纯度较高的ZnAl2O4粉体.     

水热法制备负热膨胀性ZrW2O8粉体

用水热法并经570 ℃热处理6 h制备了ZrW2O8粉体,对水热法制备的前驱体进行了热重-差热分析.用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜对ZrW2O8粉体的微观结构及形貌进行表征,结果表明:ZrW2O8粉体为单一α-ZrW2O8相,粉体颗粒为规则的长方体棒状,尺寸约为1.2μm×1.2μm×10μm.原位X射线粉末衍射分析表明:所得ZrW2O8粉体具有很好的负热膨胀特性,从室温到500 ℃,其热膨胀系数为-6.30×10-6 ℃-1;在150～175 ℃温度范围内发生了α-ZrW2O8向β-ZrW2O8相的转变.     

New Route to Synthesize Ultra-Fine Zirconium Diboride Powders Using Inorganic–Organic Hybrid Precursors

Ultra-fine zirconium diboride (ZrB₂) powders have been synthesized using inorganic–organic hybrid precursors of zirconium oxychloride (ZrOCl₂·8H₂O), boric acid, and phenolic resin as sources of zirconia, boron oxide, and carbon, respectively. The reactions were substantially completed at a relatively low temperature (∼1500°C). The synthesized powders had a smaller average crystallite size (<200 nm), a larger specific surface area (∼32 m²/g), and a lower oxygen content (<1.0 wt%), which were superior to some commercially available ZrB₂ powders. The thermodynamic change in the ZrO₂–B₂O₃–C system was mainly studied by thermogravimetric and differential thermal analysis. The crystallite size and morphology of the synthesized powders were characterized by transmission electron microscopy and scanning electron microscopy.     

KNbO_3粉体的低温合成研究

以尿素为燃烧剂,采用低温燃烧法在较低的温度下合成了纯相的KNbO3粉体。采用XRD、SEM和TG-DSC研究了KN晶相的形成过程。结果表明,采用该法可在550℃下合成纯相的KN粉体,当煅烧温度升高至700℃时,立方相的KN粉体转变成了正交相的KN粉体。本研究还就工艺参数对粉体物相的影响进行了讨论。     

Synthesis and pyrolysis behavior of a soluble polymer precursor for ultra-fine zirconium carbide powders

A soluble polymer precursor for ultra-fine zirconium carbide (ZrC) was successfully synthesized using phenol and zirconium tetrachloride as carbon and zirconium sources, respectively. The pyrolysis behavior and structural evolution of the precursor were studied by Fourier transform infrared spectra (FTIR), differential scanning calorimetry, and thermal gravimetric analysis (DSC–TG). The microstructure and composition of the pyrolysis products were characterized by X-ray diffraction (XRD), laser Raman spectroscopy, scanning electron microscope (SEM) and element analysis. The results indicate that the obtained precursor for the ultra-fine ZrC could be a Zr–O–C chain polymer with phenol and acetylacetone as ligands. The pyrolysis products of the precursor mainly consist of intimately mixed amorphous carbon and tetragonal ZrO₂ (t-ZrO₂) in the temperature range of 300–1200 °C. When the pyrolysis temperature rises up to 1300 °C, the precursor starts to transform gradually into ZrC, accompanied by the formation of monoclinic ZrO₂ (m-ZrO₂). The carbothermal reduction reaction between ZrO₂ and carbon has been substantially completed at a relatively low temperature (1500 °C). The obtained ultra-fine ZrC powders exhibit as well-distributed near-spherical grains with sizes ranging from 50 to 100 nm. The amount of oxygen in the ZrC powders could be further reduced by increasing the pyrolysis temperature from 1500 to 1600 °C but unfortunately the obvious agglomeration of the ZrC grains will be induced.     

水热法制备Bi_4Si_3O_(12)粉体

以B i2O3和S iO2为原料,一定浓度的双氧水为溶剂,采用水热法制备了硅酸铋(B i4S i3O12)粉体。用X射线衍射和扫描电子显微镜分析了合成粉体的相结构和形貌,用单因素实验法研究了反应时间、反应温度以及双氧水浓度对产物物相组成的影响,结果表明,在220℃下反应48 h,H2O2浓度4%~6%的条件下,可以合成微米级的纯相硅酸铋。     

真空原位合成SiC-TiC复合粉末及其氧化性能研究

以碳化硅、二氧化钛和炭黑为原料,在真空条件下原位合成SiC-TiC复合粉末。采用XRD、SEM等测试手段对合成SiC-TiC复合粉末的物相组成和显微形貌进行表征,同时对合成的粉末样品的氧化性能进行探讨。实验结果表明:在本实验条件下,SiC-TiC复合粉末适宜的合成条件为在1350℃保温1h。在SiC粉末中原位生成的TiC,以粒径为0.1～0.2μm左右的小颗粒存在。SiC-TiC复合粉末在氧化过程中,在较低温度下TiC优先氧化生成TiO2,在较高温度下(1100℃左右)SiC才开始氧化生成SiO2。     

溶胶-凝胶法制备氧化铝-氧化锆复合粉体

以A1C13·6H2O和ZrOCl2·8H2O为起始原料、NH3·H2O为沉淀剂,采用溶胶一凝胶法制备A12O3含量为51．74％（质量分数,下同）、ZrO2含量为44．95％的A12O3-ZrO2复合粉体。借助X射线荧光分析仪、X射线衍射仪、高温热重仪、激光粒度分析仪和扫描电子显微镜对复合粉体的化学成分、物相组成和粒径分布等进行了表征。结果表明：A12O3-ZrO2复合粉体化学成分均匀性好,粒径较细,粒径小于0．5μm的约为5％,在0．5～5．0μm的约为55％,大于5．0μm的约为40％;随热处理温度升高,复合粉体析晶程度逐渐提高,800℃热处理时t-ZrO2相析出量较少;12O0℃热处理时则析出大量的t-ZrO2相、少量刚玉相和微量c-ZrO2相;1350℃后,刚玉相和c-ZrO2相数量明显增多。     

纳米镍粉上硝基苯加氢制苯胺反应性能研究

以NiSO4.6H2O、NaOH和H2为原料,采用低温固相法制备了分布均匀、平均粒径为20～35 nm的纳米镍粉,并采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱分析(XPS)等微观分析手段对产物表面结构和价态进行了表征。研究了纳米镍粉加氢还原硝基苯制备苯胺体系中温度、氢压力、催化剂用量等因素对转化率的影响,并与Raney Ni的活性做了比较。结果表明,纳米镍粉催化加氢活性高于RaneyNi,是同条件下Raney Ni的9倍左右;催化剂用量4wt%～6wt%(质量含量,下同),温度为120℃为还原的最佳条件;同时发现氢压力对转化率也有着较大影响,当压力达到0.8 MPa,硝基苯转化为苯胺的转化率高达76.42%。     

微波法制备磷酸锆的研究

采用氧氯化锆为锆源、氟化铵为络合剂、磷酸为磷源,在低温（〈100℃）和常压条件下,微波辅助加热法在较短时间内制备得到规则的六角形片状结构Zr（HPO4）2·H2O（简写为α-ZrP）晶体。研究了不同反应物浓度下NH4F与ZrOCl2·8H2O摩尔比、磷酸与ZrOCl2·8H2 O摩尔比、反应时间、反应温度等因素对于合成磷酸锆晶体的影响。产物采用XRD、 SEM和FT-IR表征。以罗丹明B为降解对象,可见光下研究所制备磷酸锆的光催化性能。结果表明,当[ Zr^4＋]=0.02 mol/L, NH4 F/Zr=6和P/Zr=40,微波加热温度90℃,反应时间为30 min时制备的磷酸锆具有良好的光催化活性。     

Pr0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ中空纤维陶瓷膜的制备及其透氧性能

采用改进的溶胶-凝胶法制备了一系列陶瓷粉体Pr1-xSrxCo1-yFeyO3-δ(x=0.2、0.4、0.6;y=0.2、0.4、0.6、0.8).运用相转化/烧结技术制造出了Pr0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(PSCF6428)中空陶瓷纤维膜.用热分析、X射线衍射仪、扫描电镜、X射线能谱等技术对制备的...     

热蒸法合成S掺杂的SiO_2微球

以S粉作为还原剂,利用热蒸法合成S掺杂的SiO_2微球。所合成的产品通过X射线粉末衍射(XRD),拉曼光谱(RS),扫描电子显微镜(SEM),X射线能量色散谱(EDX)和光致发光谱(PL)等进行了系统研究。结果显示,纯S掺杂的SiO_2微球能够在730℃的生长温度上收集到。此外,PL谱揭示了S掺杂的SiO_2微球具有一个稳定、较强的绿色发光带。该产品的研究有利于提升光电子半导体器件的性能应用。