分别以HAc、HClO4、H2SO4、H3PO4、(NH4)2HPO4、HCl和HNO3为催化剂, 以硝酸氧锆和钨酸铵为原料, 采用溶胶-凝胶法制备ZrW2O8粉体, 分析了不同酸催化剂对该粉体的微观形貌和负热膨胀性能的影响。结果表明: 当加入的酸性催化剂为HCl和HNO3时, 能够获得结晶良好、纯度高的纳米ZrW2O8粉体, 而以其他5种酸为催化剂均未能得到ZrW2O8粉体; 以HCl为催化剂时, ZrW2O8粉体呈絮状团聚, 以HNO3为催化剂时则呈规则棒状; ZrW2O8粉体均表现出良好的负热膨胀性能, 在相同的温度下, 晶胞参数较小的其热膨胀系数较大。
所属栏目
新材料 新工艺江苏省自然科学基金资助项目(BK20130523); 国家自然科学基金资助项目(51272093, 51202093); 江苏大学高级专业人才科研启动基金资助项目
收稿日期
2015/7/282016/10/25
作者单位
孙秀娟:江苏大学分析测试中心, 镇江 212013江苏大学材料科学与工程学院, 镇江 212013
程晓农:江苏大学材料科学与工程学院, 镇江 212013
杨娟:江苏大学材料科学与工程学院, 镇江 212013
刘芹芹:江苏大学材料科学与工程学院, 镇江 212013
备注
孙秀娟(1981-), 女, 江苏镇江人, 助理研究员, 博士。
引用该论文:
SUN Xiu-juan,CHENG Xiao-nong,YANG Juan,LIU Qin-qin.Preparation and Property of Negative Thermal Expansion ZrW2O8 Powder by Sol-Gel Method with Different Acid Catalysts[J].Materials for mechancial engineering,2016,40(12):42~46
孙秀娟,程晓农,杨娟,刘芹芹.不同酸催化溶胶-凝胶法制备负热膨胀ZrW2O8粉体及其性能[J].机械工程材料,2016,40(12):42~46
参考文献
【1】
SLEIGHT A W, MARY T A, EVANS J S O. Negative thermal expansion materials:US5514360[P]. 1996-05-07.
【2】
MARY T A, EVANS J S O, VOGT T, et al. Negative thermal expansion from 0.3 to 1 050 Kelvin in ZrW2O8[J]. Science, 1996, 272(5258): 90-92.
【3】
CHEN X, GUO F L, DENG X B, et al. Synthesis, structure and negative thermal expansion of cubic ZrW2-xVxO8-x/2 solid solutions [J]. Journal of Alloys and Compounds, 2012,537:227-231.
【4】
LIU H F, ZHANG Z P, ZHANG W, et al. Effects of HCl concentration on the growth and negative thermal expansion property of the ZrW2O8 nanorods[J].Ceramics International, 2012,38:1341-1345.
【5】
CHEN X, GUO F L, DENG X B, et al. Synthesis, phase transition and negative thermal expansion of cubic Zr(W1-yMoy)2-xVxO8-x/2 (y=0.10, 0.20, 0.30, 0.40; 0≤x≤0.40) solid solutions[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2014,612:252-258.
【6】
屈展, 杨新波, 程晓农. 固相法制备Al2(WO4)3粉体及其负热膨胀性能[J].机械工程材料, 2007,31(7):19-21.
【7】
CHANG L L Y, SCROGER M G, PHILIPS B. Condensed phase relations in the systems ZrO2-WO2-WO3 and HfO2-WO2-WO3[J]. Journal of the American Ceramic Society, 1967,50(2):211-215.
【8】
付廷波, 程晓农, 严学华, 等. 磁控溅射法制备ZrW2O8薄膜及其性能[J]. 机械工程材料, 2007,31(8):26-28.
【9】
TANI J, TAKAHASHI M, KIDO H. Fabrication and thermal expansion properties of ZrW2O8/Zr2WP2O12 composites [J].Journal of the European Ceramin Society,2010,30(6):1483-1488.
【10】
BADRINARAYANAN P, AHMAD I M, AKINC M, et al. Synthesis, processing, and characterization of negative thermal expansion zirconium tungstate nanoparticles with different morphologies [J]. Materials Chemistry and Physics, 2011,131:12-17.
【11】
MANDI V, KURAJICA S. The influence of solvents on sol-gel derived calcium aluminate [J]. Materials Science in Semiconductor Processing, 2015,38:306-313.
【12】
SANJABI S, OBEYDAVI A. Synthesis and characterization of nanocrystalline MgAl2O4 spinel via modified sol-gel method [J]. Journal of Alloys and Compounds,2015,645:535-540.
【13】
LIU Q Q, CHENG X N, YANG J, et al. Fabrication of negative thermal expansion ZrMo2O8 film by sol-gel method [J]. Materials Science and Engineering B, 2012,177:263-268.
【14】
孙秀娟, 杨娟, 刘芹芹, 等. 溶胶凝胶法制备超细负热膨胀ZrW2O8粉体[J]. 功能材料, 2006,37(11):1768-1770.
【15】
杨南如, 余桂郁. 溶胶-凝胶法简介第一讲——溶胶凝胶法的基本原理与过程[J]. 硅酸盐通报, 1992(2): 56-63.
【16】
DONG C. Powder X: windows-95-based program for powder X-ray diffraction data procession [J]. Journal of Applied Crystallography, 1999, 32(4): 838-838.
【17】
EVANS J S O, MARY T A, VOGT T.Negative thermal expansion in ZrW2O8 and HfW2O8 [J]. Chemistry of Materials, 1996, 8(12): 2809-2823.
【18】
RAVINDRAN T R, ARORA A K, MARY T A. High-pressure Raman spectroscopic study of zirconium tungstate[J]. Journal of Physics: Condensed Matter, 2001, 13(50): 11573-11588.
【19】
EVANS J S O, HU Z, JORGENSEN J D, et al. Compressibility, phase transition, and oxygen migration in zirconium tungstate, ZrW2O8 [J]. Science, 1997,275(5296):61-65.