【成果完成人】 仝玉萍;陈希;马军涛;程龄贺;张海龙;霍洪媛;李克亮;张旭芳;王慧贤;陈征;杨中正;刘丽;刘焕强;赵玉青

【第一完成单位】 华北水利水电大学

【关键词】 盐助自蔓延燃烧法;反应机理;超细镁铝尖晶石;掺杂型CoAl2O4颜料;MnCr2O4纳米晶体

【中图分类号】 TQ175.7

【学科分类号】530.34

【成果简介】 尖晶石型复合氧化物(AB2O4)作为一类重要的无机功能材料,具有熔点高、热稳定性好、硬度高、耐腐蚀、疏水性好和低表面酸性等优点,在冶金、电子、信息、通信、家电、航空、军事、仪表、自动化、陶瓷、涂料、光学元件及催化等领域均有广泛的应用。研制高质量尖晶石材料的关键在于高性能超细尖晶石粉体的制备,目前尖晶石材料的制备普遍采用固相法、水热合成法等,但这些方法均存在一定的不足,如样品团聚严重,综合使用性能不佳等。本项目的研究内容及技术说明如下： (1)通过盐助自蔓延燃烧法合成了系列纳米镁铝尖晶石,通过改变实验参数如燃料的用量,助盐试剂的种类和用量,煅烧温度等,优化反应路径,其较优路径为：即当甘氨酸：金属：盐=2：1：1(物质的量之比)且所加盐为LiCl时,700℃可合成结晶性较好的MgAl2O4纳米晶。与传统反应合成方法相比,产物的合成温度降低至少500℃以上。讨论了反应机理。合成所用原料便宜,溶剂为水,燃料无毒无味,技术路线环保,合成同类的产品综合价格低且性能优良。 (2)研究了盐助反应机理,讨论了盐在反应过程中的作用及盐种类对产物的影响等。借助XRD、TEM等表征手段比较了加与不加盐的情况,盐对分散性的影响并讨论其机理,同时对盐助自蔓延燃烧法及共沉淀法进行了对比。并对MgAl2O4焙烧动力学进行了分析,其活化能为39.1kJ/mol。 (3)采用上述较优路径合成了CoAl2O4系列纳米粒子,并采用稀土粒子Y、La、Nd、Sm、Eu等对Al位进行了部分取代,合成了不同掺杂系列纳米晶材料,计算了晶粒的大小、晶胞参数及畸变率。分析了温度对产物的大小及形貌的影响。研究了晶体焙烧动力学行为,得出了其晶粒生长活化能。并研究了CoAl2O4的色度性质及红外反射性能。经掺杂的CoAl2O4产物具有高红外反射率,其值达到90%以上。 (4)合成了MnCr2O4尖晶石材料,通过XRD、SEM等手段对产物进行了系统表征,得出了合成高分散八面体型MnCr2O4纳米晶的较优路径。

【成果类别】 应用技术

【成果水平】 国内领先

【研究起止时间】 2013-07～2015-07

【评价形式】 鉴定

【成果入库时间】 2016