1、作者简介：张丽鹏 (1969-)，女，博士研究生. 主要从事功能陶瓷及应用研究. 通讯作者：于先进，教授.一下红色文字为对文章格式、字体等的解释说明，不属于作者文章内容。文章中的字体 汉字：宋体 ，英文：New Times Roman正文字号：五号行距：单倍行距溶胶-凝胶法制备 Ca3Co4O9 粉的工艺研究张丽鹏，于先进，董云会，刘欣（山东理工大学化学工程学院 ，淄博 255049 ）摘要：采用溶胶-凝胶法制备了 Ca3Co4O9 粉，确定了适用于 Ca3Co4O9 粉制备的方法及工艺条件，并利用 XRD、SEM 等方法分析表征样品。实验结果表明，以乙二醇为溶剂，柠檬酸为螯合剂，加入添加剂制
2、得凝胶，干凝胶在 750900下烧结2h，制得了 2030nm 的片状单晶 Ca3Co4O9 粉。关键词： Ca3Co4O9 粉；溶胶-凝胶法；工艺图书分类号 文献标示码Process Research of Ca3Co4O9 Powders by the Sol-Gel MethodZHANG Li-peng, YU Xian-jin, DONG Yun-hui, LIU Xin（School of Chemical Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China）Abstract: Ca3Co4O9 po
3、wders were prepared by sol-gel process. The efficient processes were made sure. Ca3Co4O9 powders were characterized by XRD and SEM. The results show that the gel can be obtained by using glycol, citrate and additive. The Ca3Co4O9 powders can be obtained after the dry gel calcined at 750-900 for 2h,a
4、nd Ca3Co4O9 single-crystal with the average size of 20-30nm.Key word: Ca3Co4O9 powders; technique; sol-gel1 实 验热电材料是一种将热能和电能直接转换的功能陶瓷材料，随着当今新的材料合成技术的发展，以及用X射线衍射技术和计算机来研究化合物能带结构参数等新技术的出现，使得目前热电材料的研究日新月异，除了对传统热电材料的进一步研究外，各种新材料的报道层出不穷。氧化物热电材料的最大特点是可以在氧化气氛里高温下长期工作，其大多无毒性，无环境污染等问题，且制备工艺简单。1 实 验1.1 实验原料及仪
5、器所用仪器设备：FA2004N 电子天平，三用电热恒温水箱，101-1A 电热鼓风干燥箱，SX24-12 箱式电阻炉，JJ 1 增力电动搅拌器。1.2 实验过程1.2.1 有机酸螯合法制备 Ca3Co4O9 粉 采用分析纯硝酸钙 Ca(NO3)24H2O，硝酸钴 Co(NO3)26H2O，柠檬酸 C6H8O7H2O 为原料。按照计算比例称取各原料后进行混合，以去离子水或乙二醇为溶剂，不断搅拌使之完全溶解，形成透明溶液。将柠檬酸按一定量摩尔比（金属离子总摩尔数与柠檬酸分子摩尔数之比为 1:1.1）缓慢倒入前一步配制的溶液中，搅拌形成均匀溶液（加入添加剂或不加添加剂） 。1.2.2 分析测试 物相
6、利用德国 Brucker 公司生产8 Advance 型射线衍射仪测定，管电压 40kV，管电流 40mA，扫描范围 1080。样品的形貌利用美国 Veeco 公司2生产 Multimode NS-3a 型扫描探针显微镜观察，采用放大倍数为 100000 倍。2 结果与讨论2.1 溶剂的影响以乙二醇为溶剂所制备样品的均匀度要比以水为溶剂的有机酸鳌合法所制备样品的高，并且从溶胶到凝胶的形成时间缩 5h。当多元有机弱酸与金属离子形成鳌合物，此时的整个体系为均匀的溶液，该鳌合物与多元醇发生酯化反应而达到胶粒尺寸范围，并逐渐聚合形成固态高聚物，分布在凝胶中的金属离子达到了原子级的均匀混合，这种混合要比
7、以水为溶剂的有机酸鳌合法中，由有机酸与金属离子形成鳌合物然后逐渐发生水解缩聚反应，进而由水解缩聚产物逐步聚合形成固态高聚物，所形成的分布在凝胶中的金属离子达到的均匀混合程度要高，导致在形成凝胶的过程中其均匀度更高，时间更短。图 1 不同温度煅烧样品的 XRD 图谱Fig.1 XRD patterns of samples calcined at different temperature2.3 添加剂的影响如果烧结起始颗粒粗大, 没有促进反应烧结的助剂存在, 由反应动力学可知, 反应过程将比较漫长，并且影响Ca 3Co4O9热电材料烧结体的致密度、结构等，必将进一步影响其电导率、热导率等热电性
8、能。因此，本实验采用合适的添加剂，力求得到纳米级Ca 3Co4O9粉体，图2和图3分别是使用添加剂（试样1）和不使用任何添加剂（试样2）制备的Ca 3Co4O9粉SEM照片。粉体颗粒形貌为片状，粒径2030nm，可见，溶胶- 凝胶法合适的工艺条件下，成功制备了纳米Ca 3Co4O9粉。表3 Ni-Fe-P/SiC的组成Tab.3 Composition of the Ni-Fe-P/SiC元素 强度 质量分数/ %Corrn.C K 0.2067 33.86O K 0.4661 8.553Al K 1.0310 9.00Si K 0.9301 42.58Fe K 0.8245 4.633 结
9、论采用溶胶凝胶法，以硝酸钙 Ca(NO3)24H2O，硝酸钴 Co(NO3)26H2O 为原料，柠檬酸C6H8O7H2O 做螯合剂，成功地制备了纳米级 Ca3Co4O9 粉。以乙二醇做溶剂，大大缩短形成凝胶的时间。干凝胶的最佳烧结温度为 750900、烧结时间 2h、使用添加剂，制得了 2030nm 的 Ca3Co4O9 片状单晶。参考文献1 杨 丽,张玉梅.无机粉末的化学镀 Fe Ni 合金J.新技术新工艺 1997(1): 37-39.2 Masset A C,Michel C,Maignan A, et al. Misfit-layered cobaltite with an aniso
10、tropic giant magnetoresistance: Ca3Co4O9J.Phys. Rev. B.,2000,62:166-1753 Li S W , Funahashi R, Matsubara I, et al. Transport modes during crystal growth in a centrifuge J.Chem. Mater.,2000,12:2424.4 南 军, 赵淑金, 邓 元, 等. Ca 3Co4O9 陶瓷的制备和热电性能.J硅酸盐学报.2003, 31（2）:143-147.根据中华人民共和国国家标准文后参考文献著录规则(CG7714-87)，
11、本刊的参考文献采用顺序编码制。参考文献著录格式示例(作者 3 人以上的用缩写符号：et al.等等) 如下：1. 期刊 著者.文献题名J.刊名，出版年，卷号(期号) ：页次 .例：关铁堂，林景臻，林树坤，等.马来酸氢十八酯晶体生长J.人工晶体学报，1992，20(1)：5-8.Arnold W A, Wilcox W R, Carlson F, et al.Transport modes during crystal growth in a centrifuge J. Journal of Crystal Growth, 1992, 119(1 -2):24-28.2. 专著 著者.书名M.
12、版本，出版地：出版者，出版年：页次. 例：蒋民华.晶体物理M.济南：山东科学技术出版社，1980：253-257.Vanbueren H G. Imperfections in CrystalsM.Second Edition, Amsterdam: North-Holl and Publishing Co.,1961:291-295. 3. 论文集或会议文献 著者.文献题名.论文集的编者姓名(多编者用 eds). 文集名C ，会议名，会址，开会年，出版地：出版者，出版年：页次.例：苟清泉，等. 金刚石薄膜的形成机理及原子分子设计.蒋翔六 eds. 金刚石薄膜研究进展C. 北京：化学工业出版社
13、，1991：57-62.Fareed A S, Fang P, Koczak M J, et al.Thermo-mechanical properties of silicon carbide yarn.In:Smolthers W J ed. Proceedings of the 10th Annual Conference on Composites and Advanded Ceramic MaterialsC .Ohio:American Ceramic Society, Inc, 1986:913-918.4. 学位论文 著者.文献题名D .学位授于单位，编导或缩微制品序号，年.
14、例：玄真武.化学气相沉积金刚石薄膜界面结构研究D.吉林大学硕士学位论文，1990.45. 报告 著者.文献题名R .报告题名，编号，出版地：出版者，出版年：页次.例：Dicarlo J A. High Performance Fibers for Structurally Reliable Metal and Ceramic CompositesR . NASA N85-12095, Los Angeles: NASA,1985.6.专利文献 著者.专利题名P.专利国别：专利号，出版日期 .例：王杏林. 建筑砌块联接件P.中国专利：CN1036800，1997-09-27.7.国际、国家标准 标准编号，标准名称S. 例：GB 50023/T-95，建筑抗震鉴定标准S.8.电子文献 主要责任者. 电子文献题名电子文献及载体类型标识. 电子文献的出处或可获得地址，发表或更新日期/引用日期(任选).例：王明言. 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展EB/OL.http：/
