Sm基功能化合物的熔盐电解制备及性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:raulhanlin
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将稀土材料的功能性与应用需求紧密结合,开发多种新型稀土材料,是促进稀土产业发展的有效途径。本文采用具有工艺流程简单和晶体无缺陷的熔盐电解法来制备Sm基化合物并实现其在磁、催化和光等领域优异的物理化学性能为目标。  首先,在LiCl-KCl熔盐体系中,通过不同的电化学测试方法研究了Sm(Ⅲ)与Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、O(Ⅱ)和S(Ⅱ)等离子的电化学反应机理。然后采用共电沉积法和阴极合金化法制备Sm基合金。使用X-射线衍射(X-ray draffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron micrograph,SEM)、透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)和高分辨透射电子显微镜(high-resolution electron microscope,HRTEM)等表征手段分析了制备的Sm基化合物的微观结构和形貌,并且着重研究了其磁、催化和光学性能。  为了制备Sm基化合物,从Sm(Ⅲ)离子在熔盐体系中氧化还原反应的动力学和热力学理论出发,研究并探讨Sm(Ⅲ)离子在熔盐体系的扩散系数、平衡电位温度关系式和热力学参数。采用循环伏安法、方波伏安法和开路计时电位法研究了Sm(Ⅲ)在LiCl-KCl-SmCl3-NiCl2、LiCl-KCl-SmCl3-CuCl2、LiCl-KCl-SmCl3-CoCl2和LiCl-KCl-SmCl3-KSCN熔盐体系的氧化还原机理及合金形成机理。测试结果表明,Sm(Ⅲ)与Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、O(Ⅱ)和S(Ⅱ)离子在熔盐体系中有发生共沉积反应形成Sm基化合物的可能性。  为了合成单一相的Sm基化合物,对熔盐电解质的温度、组成和电流效率进行了探讨与分析。以LiCl-KCl-SmCl3-NiCl2为熔盐电解质,研究电解工艺参数对Sm-Ni化合物的形貌和成相规律的影响,探讨了Sm-Ni化合物的晶体成核、生长、晶体结构和磁性能。以LiCl-KCl-SmCl3-CuCl2为熔盐电解质,制备了一系列具有较高比表面积的Sm-Cu树枝状晶体,探索其生长机制,研究其结构形貌和催化性能之间的关联性。以LiCl-KCl-SmCl3-CoCl2为熔盐电解质,成功获得了Sm-Co化合物,研究了其形貌与磁化强度、磁各向异性和温度的关系。以LiCl-KCl-SmCl3-KSCN为熔盐电解质,构建出一步制备稀土硫氧化物发光基质方法,同时将激活剂Eu3+和Tb3+掺杂到稀土硫氧化物Sm2O2S产物中,用荧光光谱对Sm2O2S∶Eu3+/Tb3+转换发光及能量传递机制进行了研究。
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