非化學(xué)計(jì)量比化合物的合成

1、非化學(xué)計(jì)量比化合物的合成第1頁(yè)，共12頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四引 言化學(xué)計(jì)量比和非化學(xué)計(jì)量比的化合物都是普遍存在的。更確切地說(shuō)，非化學(xué)計(jì)量比化合物的存在是更為普遍的現(xiàn)象。非化學(xué)計(jì)量比化合物越來(lái)越顯示出它的重目的理論意義和實(shí)用價(jià)值。由于各種缺陷的存在，往往給材料帶來(lái)了許多特殊的光、電、聲、磁、力和熱性質(zhì)，使它們成為很好的功能材料。氧化物陶瓷高溫超導(dǎo)體的出現(xiàn)就是一個(gè)極好的例證人們認(rèn)為非化學(xué)計(jì)量比是結(jié)構(gòu)敏感性能的根源。第2頁(yè)，共12頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四從兩個(gè)方面加以規(guī)定：純碎化學(xué)的定義所規(guī)定的非化學(xué)計(jì)量比化合物，是指用化學(xué)分析、x射線(xiàn)衍射分析和平衡蒸氣

2、壓測(cè)定等手段能夠確定其組成偏離整比的均一的物相，如FeO1-x、FeS1+x ,等過(guò)度元素的化合物 。 這一類(lèi)化合物組成偏離整比較大。定義第3頁(yè)，共12頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四從點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)上看，點(diǎn)陣缺陷也能引起偏離整比性的化合物，其組成的偏離是如此之小以至于不能用化學(xué)分析或x射線(xiàn)衍射分析觀察出來(lái)。 這類(lèi)偏離整比化合物具有重要的技術(shù)性能，正引起人們的極大關(guān)注。第4頁(yè)，共12頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四形成原因及點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷是形成非化學(xué)計(jì)量比化合物的重要原因.離子（或原子）的空位缺陷 也就是講一成分離子（或原子）按定組成定律來(lái)說(shuō)是過(guò)量的，這些過(guò)剩的離子（或原子

3、）占據(jù)化合物晶格的正常位置，而另一成分離子（或原子）在晶格中的位置卻有一部分空了起來(lái)，形成了空位。 第5頁(yè)，共12頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四雜質(zhì)離子的部分取代缺陷 當(dāng)兩種離子半徑相差較小，結(jié)構(gòu)相似，電負(fù)性相近時(shí)，則這兩種離子可按任意比例進(jìn)行取代 。填隙缺陷 也就是在晶體的間隙中隨機(jī)地填入體積較小的原子（或離子），這些雜質(zhì)原子（或離子）進(jìn)入間隙位置時(shí)，一般說(shuō)并不改變基質(zhì)晶體原有的結(jié)構(gòu)。 第6頁(yè)，共12頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四 非化學(xué)計(jì)量比化合物的類(lèi)型陰離子短缺的化合物MX1-x 如化學(xué)式NaCl1-x缺陷表示式：Na（VCl）xCl1-x陽(yáng)離子過(guò)剩的化合

4、物M1+xX 如化學(xué)式Zn1+xO缺陷表示式：Zn（Znxi）xO陽(yáng)離子短陷的化合物M1-xX如化學(xué)式Cd1-xS缺陷表示式：Cd1-x(VxCd)xS陰離子過(guò)剩的化合物MX1+x 如化學(xué)式UO2+x缺陷表示式：U4+1-xU6+x*(O11i)xO2雜質(zhì)缺陷產(chǎn)生的非整比化合物 第7頁(yè)，共12頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四雜質(zhì)缺陷產(chǎn)生的非整比化合物高價(jià)陽(yáng)離子取代，產(chǎn)生陽(yáng)離子空位或間隙陰離子 如：Na1-2xCaxCl，缺陷式Na1-2x(Na)x（VNa)xCl（陽(yáng)離子鈉空位），Ca1-xYxF2+x，缺陷式Ca1-x（Ca)xF2(i)x(陰離子氟間隙）低價(jià)陽(yáng)離子取代，產(chǎn)生陰

5、離子空位或間隙陽(yáng)離子 如：Zr1-xCaxO2-x，缺陷式Zr1-x（Ca” Zr）xO2-x(Vo)x(陰離子氧空位），LixSi1-xAlO2，缺陷式（i)xSi1-xAlxO2（陽(yáng)離子鋰間隙）第8頁(yè)，共12頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四非整比化合物的應(yīng)用 光功能材料 常見(jiàn)的非整比化合物作為光功能材料的有，發(fā)光二極管。它是利用GaAs1-xPx這種材料制成的，可發(fā)出從紅光到綠光的各種顏色的光。還有彩色電視顯像管使用的螢光粉是Zn1-xCdxS: AgCl當(dāng)x=0.79時(shí)發(fā)紅色螢光。此外還有異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池GaAsGaxAl1-xAs等等。第9頁(yè)，共12頁(yè)，2022年，5月2

6、0日，3點(diǎn)13分，星期四電功能材料 N型半導(dǎo)體SnO2為非整比化合物，其中晶體錫的比例較大，當(dāng)該半導(dǎo)體有吸附H2、CO、CH4等還原性、可燃性氣體時(shí)電導(dǎo)明顯變化，利用這一特點(diǎn)可制造氣敏電阻。 P型半導(dǎo)體PbO2 也是非整比化合物，它的O: Pb= 1. 88，它是空穴導(dǎo)電，可用于鉛蓄電池的電極。 快離子導(dǎo)體有NaCl中加入少量MnC12，得到Na1-2xMnxVNa Cl的固溶體，產(chǎn)生VNa+空穴從而導(dǎo)電。 NASICON是另一種Na+離子導(dǎo)體，它是一種化學(xué)式為Na1+xZr2SixP3-xO12的非整比化合物，當(dāng)1.8x2.2時(shí)電阻率最小。此外還有超導(dǎo)體，如釔鋇銅氧化物YBa2Cu3O7-x

7、，它是氧缺陷非整比化合物，x0.1時(shí)為佳。它的出現(xiàn)對(duì)高溫超導(dǎo)構(gòu)成了飛速的發(fā)展。第10頁(yè)，共12頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四磁性材料 最為常見(jiàn)的是電子陶瓷。如鐵氧體其通式為MIIFe1-IITM1-II Fe1+III0O4它不顯磁性，當(dāng)有外加磁場(chǎng)它被磁化，不同鐵氧體，磁化結(jié)果不一樣有軟磁體、硬磁體和矩形磁體。矩形磁體用于電子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)元件，軟磁體可用于制造變壓器的鐵芯或馬達(dá)。稀土石榴石還有良好的磁、電、光、聲等能量轉(zhuǎn)化功能，廣泛用于電子計(jì)算機(jī)、微波電路等。磁鉛石可作為磁記錄材料等等。第11頁(yè)，共12頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四復(fù)合功能材料 常見(jiàn)的復(fù)合功能材料有壓電陶瓷，主要是將機(jī)械壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。例如PLZT系壓電陶瓷Pb1-xLax（ZryTi1-y)1-(x/4)O3。還有PZT的尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物PbZr1-xTO3的微小粒子的燒結(jié)體（陶瓷），輕輕撞擊一下只有數(shù)厘米長(zhǎng)的圓柱體PZT，就能得到數(shù)萬(wàn)伏的高壓電，放出電火花起到點(diǎn)火作用。例如Ba0.