低溫燃燒合成NiZn1

低溫燃燒合成NixZn1-xFe2O4超細粉體及物相分析x1-x24一、實驗?zāi)康牧私獾蜏厝紵铣沙毞垠w的原理及方法2.熟悉sol-gel的制備過程3、學習無機非金屬材料的物相結(jié)構(gòu)分析方法，學習XRD的操作和分析。二、實驗原理低溫燃燒合成（LCS）是相對于自蔓延高溫合成（SHS）而提出的一種新型材料制備技術(shù)，其主要過程是將可溶性金屬鹽（主要是硝酸鹽）與燃料（如尿素、檸檬酸、氨基乙酸等）溶入水中，然后將溶液迅速加熱直至溶液發(fā)生沸騰、濃縮、冒煙和起火，整個燃燒過程可在數(shù)分鐘內(nèi)結(jié)束。其產(chǎn)物為疏松的氧化物粉體。LCS初始點火溫度低，且能在分子水平上混合前驅(qū)體液各組分，可合成用SHS技術(shù)難以合成的多組元納米級氧化粉體，因此近年來得到了廣泛的重視。LCS技術(shù)基于氧化-還原反應(yīng)原理，其中硝酸鹽（硝酸根離子）為氧化劑；同時，溶液中有機燃料還充當了絡(luò)合劑的作用，有效地保證了各相組元發(fā)生外爆炸式的氧化還原熱反應(yīng)，產(chǎn)生的大量熱量促使產(chǎn)物以晶相形成，產(chǎn)生的大量氣體使得產(chǎn)物存在大量的氣孔，最終有利于高潔性納米粉體的形成。本實驗是采用檸檬酸鹽法制備sol-gel，從而得到的gel進行LCS反應(yīng)。溶膠-凝膠（sol-gel法）合成工藝的基本理論溶膠-凝膠法是20世紀60年代發(fā)展起來的一種制備玻璃、陶瓷等無機材料的新工藝。其基本原理是：將金屬醇鹽或無機鹽經(jīng)過水解形成溶膠，或經(jīng)過解凝形成溶膠，然后使溶質(zhì)聚合凝膠化，再將凝膠干燥、焙燒，去除有機成分，最后得到無機材料。溶膠-凝膠法包括以下幾個步驟：第一步為溶膠的制備第二步為凝膠化第三步為凝膠的干燥檸檬酸鹽法實質(zhì)上是金屬螯合凝膠法，其基本過程是在制備前驅(qū)液時加入螯合劑，如檸檬酸或EDTA，通過可溶性螯合物的形成減少前驅(qū)液中的自由離子，通過一系列實驗條件，如溶液的PH值、溫度和濃度的控制，移去溶劑后形成凝膠。但檸檬酸作為絡(luò)合劑并不適合所有金屬離子，且所形成的絡(luò)合物凝膠相當易潮解。無機鹽在水中的化學現(xiàn)象很復雜，可通過水解和縮聚反應(yīng)生成許多分子產(chǎn)物。根據(jù)水解程度的不同，金屬陽離子可能與三種配位體（H20）、（0旺）和（02-）結(jié)合。決定水解程度的重要因素包括陽離子的電價和溶液的PH值。水解后的產(chǎn)物通過羥基橋（M-OH-M）或氧橋（M-O-M）發(fā)生縮聚進而聚合。但許多情況下水解反應(yīng)比縮聚反應(yīng)快得多，往往形成沉淀而無法形成穩(wěn)定的凝膠。成功合成穩(wěn)定的凝膠的關(guān)鍵是要減慢水或水-氫氧絡(luò)物的水解率，制備出穩(wěn)定的前驅(qū)體液。在溶液中加入有機螯合劑Am-替換金屬水化物中的配位水分子，生成新的前驅(qū)體液，其化學活性得到顯著的改變.三、 實驗藥品及儀器實驗藥品：檸檬酸,C6H8O7H2O；氨水,NH4OH；硝酸鋅,Zn（NO3）2；硝酸鎳,Ni（NO3）2；硝酸鐵，F(xiàn)e（NO3）3；去離子水,H2O實驗儀器：燒杯若干；量筒若干；分析天平；滴管；磁力攪拌器；蒸發(fā)皿；烘箱；X射線衍射儀四、 實驗過程（一）樣品制備的流程圖制備工藝流程圖（二）實驗步驟1、配料計算：溶膠-凝膠法所需原料均為硝酸鹽，注意，在計算時不要損失硝酸鹽本身帶的結(jié)晶水。實驗所制物質(zhì)為NixZn1-xFe2O4（x=0,0.2,0.5,0.8,1）,通過此按化學計量計算實驗中所需藥品的質(zhì)量。原料中檸檬酸與金屬離子的摩爾比控制在2-3之間。2、制備混合溶液：分別將硝酸鋅和硝酸鐵溶解，配置成2mol/L的溶液，將Zn（NO3）2溶液緩慢加入到Fe（NO3）3的混合溶液中，不斷攪拌，使混合均勻。按照檸檬酸與硝酸鹽混合液中金屬離子總摩爾數(shù)分子摩爾數(shù)之比2-3稱量所需檸檬酸。稱取的檸檬酸加入到混合液中，攪拌20min使之混合均勻。將混合液放在磁力攪拌器上邊攪拌邊加熱，溫度為70-80°C,讓水分緩慢蒸干,溶膠的濃度逐漸加大，待到液體呈粘稠狀，停止反應(yīng)，形成溶膠。將上述溶膠放入烘箱中烘10小時，箱內(nèi)溫度為110C制成凝膠。將制得的干凝膠取出在蒸發(fā)皿中點火使之自發(fā)燃燒，最好得到產(chǎn)品（分別標注為1-5號）。最后將得到的產(chǎn)品進行XRD測試，分析產(chǎn)品的物相組成，對比1-5號產(chǎn)品XRD譜圖的差異，分析原因，計算各產(chǎn)品的晶胞參數(shù)。五、1、物相分析確定晶系和物相。2、衍射峰偏移情況樣品主峰1位置（度）峰2位置（度）偏移值ZnFe2O4Ni0.3Zn0.7Fe2O4Ni0.7Zn0.3Fe2O43、晶胞參數(shù)的計算立方晶系：a~2\―sm2&—4、晶粒大小的計算謝樂公式：d二尺九Bcos0其中K為Scherrer常數(shù)，其值為0.89；d為晶粒尺寸（nm）；B為積分半高寬度，在計算的過程中，需轉(zhuǎn)化為弧度（rad）；0為衍射角；九為X射線波長，為0.154056nm

表1：產(chǎn)品的基本參數(shù)和晶粒大小樣品晶胞參數(shù)大?。?/p>