無機(jī)合成第6章無機(jī)材料的高壓合成與制備(編輯修改稿)
2024-11-15 20:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 構(gòu) 的立方氮化硼。它是一種由靜高壓高溫催化劑合成法合 成出來的與金剛石有相同結(jié)構(gòu)的新相物質(zhì)。不用催化劑 的直接轉(zhuǎn)變，需 ， 2021K的條件。 4. 2 柯石英和斯石英的合成 另一個(gè)典型的高壓高溫多型相轉(zhuǎn)變的 例子，是 1953年 Coes L以 αSi02為原料在 礦化劑的參與下，利用 2050 K 15h 的高壓高溫條件，使它轉(zhuǎn)變成具有更高密 度的柯石英（ Coesite）。以后 Stishov等人 又使柯石英在 1500～ 1700 K的條 件下轉(zhuǎn)變成密度更高的斯石英 (Stishovite)。 復(fù)合雙稀土氧化物的合成 以兩種倍半稀土氧化 物混合料為起始材料，不 加催化劑，高壓腔高壓組 裝件如圖 6— 2所示，在 ～ ， 1100— 1750K 溫壓條件下，可直接合成 出高壓高溫復(fù)合雙稀土氧 化物 LnLn’O3(Ln＝ RE)新 相物質(zhì)。 對于 La2O3＋ Er2O3系統(tǒng)，在常壓、 1550K下保溫 192h后，主要獲得的仍是 C— (La， Er)，只 含有少量的 LaErO3；而在 ，小于 1550K條件下， 僅用 30min就可獲得純的 LaErO3。對于 La2O3＋ Er2O3， 在高壓高溫下，甚至只需 5～ 10min即可合成。 高壓高溫條件．可使常壓高溫條件難合成的雙稀土 氧化物變成容易合成的氧化物。高壓高溫合成還發(fā)現(xiàn)和 獲得常壓高溫等常規(guī)條件未能合成的、自然界尚未發(fā)現(xiàn) 的新物質(zhì)，如 EuTb03， PrTbO3， PrTm03等；還可以合 成 LnEu03(Ln＝輕稀土 )、 EuLnO3(Ln＝重稀土 )的系列單 相產(chǎn)物。 4. 4 高價(jià)態(tài)和低價(jià)態(tài)氧化物的合成 高壓高溫合成中，在試樣室周圍造成高氧壓 環(huán)境，則可使產(chǎn)物變成高價(jià)態(tài)的化合物。 CuO La2O3在常壓高溫 (1300K)先合成 La2CuO4，然后 再將它和 CuO混合作起始材料，周圍放置氧化劑 CrO3，中間用氧化鉛片隔開，整體裝入 Cu鍋 中，加壓加溫 (1200K)，可造成約 — 高氧壓，合成后可得具有高價(jià)態(tài) Cu 的 LaCuO3化合物。 3+ ＋ 同樣地 ， 以 La2xSrxCuO4為起始材料 ， 放置 氧化劑 ， 造成 ～ (1100 ～ 1200K)環(huán)境中 ， 可合成出具有部分高價(jià)態(tài) Cu 的產(chǎn)物 。 利用高氧壓 (， 1300 K)可獲 得具有高價(jià) Fe 和其它高價(jià)金屬 M 的 Ca Fe O3， BaM O3（ M＝ Mn， Co， Ni） 。 從總的趨勢看 ， 高壓可使物質(zhì) (包括惰性氣 體 、 絕緣體化合物 ． 半導(dǎo)體化合物等 )趨于金屬 化 ， 在極高壓力的作用下 ， 物質(zhì)中的元素可處于 高度離化態(tài)中 。 4＋ 4＋ 2＋ 4＋ 3＋ 4. 5 高 Tc稀土氧化物超導(dǎo)體的合成 合時(shí)所需的合成起始材料難于用常規(guī)條件合 成，這時(shí)．可以先采用高壓方法制備出所需要的 起始原料，然后再用高壓方法，進(jìn)一步按設(shè)計(jì)方 案進(jìn)行二次高壓合成。通常要使 214型互生層狀結(jié) 構(gòu)的含銅氧化物變成超導(dǎo)體的關(guān)鍵，在于通過 A位 元素的置換來調(diào)整 Cu— O鍵長和氧配位。然而在 大限層結(jié)構(gòu)中可調(diào)范圍有限，如 晶格參數(shù)僅為 ，不允許加入電子 (n— 型 ) 。如能增加母體 SrCuO2的晶格參數(shù) (從而增加 Cu— O鍵長 )，則有希望獲得新超導(dǎo)體。 利用高壓高溫技術(shù)，先合成晶格參數(shù)大很 多的 SrCuO2(a＝ )作母體，然后摻 Nd或 Pr，實(shí)行硝化處理、分解后獲得不具有無限層 結(jié)構(gòu)的多相混合物，以此作起始材料，在高壓 ()高溫 (1300K， )下合成，可得近單相 的 — 型超導(dǎo)樣品 ，其了 Tconset分別為 40K和 39K。 4. 6 翡翠寶石的合成 以非晶物質(zhì)作為起始材料，經(jīng)高壓高溫作 用，晶化成有用材料的高壓晶化法，也是常用的 一種高壓合成法。 以 Na2CO3， A1203， SiO2按一定比例混合均勻 ，在 1650～ 1850K灼燒后淬火，得到具有翡翠成 分 NaAlSi206的透明非晶玻璃，以此作起始材料， 經(jīng) ～ ， 1200～ 1750K下保溫 30 min以上 ，可完成由非晶態(tài)到晶態(tài)的轉(zhuǎn)變，最后獲得具有 良好編織結(jié)構(gòu)的、尺寸達(dá)到 Φ(6 3)～ (12 5)mm 的寶石級翡翠寶石。 4. 7 高硼氧化物 B7O的合成 以 ZnO作為氧化劑和純硼混合作起始材料， 在 ～ ， 1500 K下合成 30min，產(chǎn)物用鹽 酸除去金屬 Zn和過量氧化鋅后可得單相性很好的 B7O。初步表征，它是以由 12個(gè)硼原子組成的正 二十面體硼籠為基本結(jié)構(gòu)單元，靠 O— B— O鍵相 連接構(gòu)成的。 4. 8 準(zhǔn)晶等中間介穩(wěn)相的高壓熔態(tài)淬火截獲 獲取準(zhǔn)晶的最有代表性的方法，是
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