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实验展示:低温水热法合成低维立方相纳米Li4Mn5O12(3,最终成品分析))? [size=4] 前两贴在此: https://www.kechuang.org/t/36816 https://www.kechuang.org/t/37536 在前两贴里,介绍里离子筛的制备方法,并且为性能测试和成分分析做好了准备。本贴中,将进行最后的成品分析。由于试验时间的关系,这一部分主要有带队的学长记录下来,分析了各种实验要素对最终成果的影响。 ==========================================核心实验内容简介============================================== 水热合成目标产物立方相Li1.6Mn1.6O4晶体的反应可能为: 48LiOH+ 16Mn(NO3)2+ 16H2O2→ 10Li1.6Mn1.6O4+ 32LiNO3 + 40H2O 本实验以LiOH·H2O和Mn(NO)3为原料,并添加氧化剂H2O2,水热合成 锂锰氧化物 LixMnyOz,主要受到原料Li/Mn比、氧化剂加入量、反应温度以及反应时间的影响。 (1)?? 原料Li/Mn比的影响 移取300 ml 0.4 mol·l-1Mn(NO3)2 置于烧杯内,连续搅拌、逐滴加入300 ml LiOH 和H2O2的混合溶液(其中分别含LiOH 1.2、2.0和2.8 mol·l-1和H2O20.4 mol·l-1),反应溶液在空气中搅拌2 h后,将烧杯内悬浮液移入 聚四氟乙烯 内衬的 不锈钢反应釜 内,密封,于150 ℃恒温反应8 h。反应结束后,洗涤、抽虑、在常压、60 ℃静态空气中干燥12 h,获得Li-Mn-O前驱体(LMO-A1、LMO-A2和LMO-A3,依次对应Li/Mn比为3、5、7)。 (2)?? 氧化剂加入量的影响 移取300 ml 0.4 mol·l-1Mn(NO3)2 置于烧杯内,连续搅拌、逐滴加入300 ml LiOH 和H2O2的混合溶液(其中LiOH含量1.2 mol·l-1,H2O2分别为0.3、0.4、0.6 mol·l-1),反应溶液在空气中搅拌2 h后,将烧杯内悬浮液移入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内,密封,于150 ℃恒温反应8 h。反应结束后,洗涤、抽虑、在常压、60 ℃静态空气中干燥12 h,获得Li-Mn-O前驱体(LMO-B1、LMO-A1和LMO-B2,依次对应30 % H2O2加入量为9.2 ml、12.4 ml、18.5 ml)。 (3)?? 反应温度的影响 移取300 ml 0.4 mol·l-1Mn(NO3)2 置于烧杯内,连续搅拌、逐滴加入300 ml LiOH 和H2O2的混合溶液(其中LiOH含量1.2 mol·l-1,H2O2分别为0.3 mol·l-1),反应溶液在空气中搅拌2 h后,将烧杯内悬浮液移入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内,密封,分别于110 ℃、150 ℃恒温反应8 h。反应结束后,洗涤、抽虑、在常压、60 ℃静态空气中干燥12 h,获得Li-Mn-O前驱体(LMO-C1和LMO-B1,依次对应反应温度为110 ℃、150 ℃)。 (4)?? 反应时间的影响 移取300 ml 0.4 mol·l-1Mn(NO3)2 置于烧杯内,连续搅拌、逐滴加入300 ml LiOH 和H2O2的混合溶液(其中LiOH含量1.2 mol·l-1,H2O2分别为0.3 mol·l-1),反应溶液在空气中搅拌2 h后,将烧杯内悬浮液移入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内,密封,分别于150 ℃恒温反应8 h、14 h和20 h。反应结束后,洗涤、抽虑、在常压、60 ℃静态空气中干燥12 h,获得Li-Mn-O前驱体(LMO-B1、LMO-D1和LMO-D2,依次对应反应时间为8 h、14 h、20 h)。 ==================================XRD相关知识补充================================== XRD是X-ray diffraction的简写,晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即当一束 X射线通过晶体时将发生衍射,衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强,在其他方向上减弱。分析在照相底片上得到的衍射花样,便可确定晶体结构。[align=-webkit-left]XRD可以做定性,定量分析。即可以分析合金里面的相成分和含量,可以测定晶格参数,可以测定结构方向、含量,可以测定材料的内应力,材料晶体的大小等等。 在这个实验里,XRD用于测定我们希望的成分是否是最可能的成分中含量最大的,实际上后文的 图像还有相应的数值记录,但是没有截图。而且我们没有带着试样去提交测定过,所以也就没有第一手的资料给大家看,网上截个图给他家看看仪器应该是什么样的: ======================晶体结构分析========================================== (1)?? 原料Li/Mn比的影响 从上图可以看出,当Li/Mn比为3时(即LMO-A1),产物为纯立方相LiMn2O4晶体(JCPDS 35-0782, 晶格常数a0=8.248 ?,b0=8.248 ?,c0=8.248 ?)。当Li/Mn比大于3时(即LMO-A1、LMO-A2),产物主晶相为Li2MnO3(JCPDS 27-1252, 晶格常数a0=4.928 ?,b0=8.533 ?,c0=9.604 ?),说明随着LiOH加入量的增加,强碱环境下产物LiMn2O4会进一步和Li+反应,使更多的Li+进入八面体空穴,使得锰的平均价态进一步提高。高价锰与氧形成的强键对锂与氧形成的弱键产生强烈的拉伸作用,使尖晶石骨架发生坍塌,锰重新夺得电子变成+4价,形成不具有离子筛分性能的单斜相Li2MnO3。 (2)氧化剂加入量的影响 从上图可以看出,当氧化剂加入量为9.2 ml时(即LMO-B1),氧化物的晶格常数为8.1705,比较符合Li4Mn5O12(JCPDS 46-0810, 晶格常数a0=8.162 ?,b0=8.162 ?,c0=8.162 ?)。当氧化剂加入量为12.4 ml和18.5 ml时(即LMO-A1和LMO-B2),产物为纯立方相LiMn2O4晶体(JCPDS 35-0782,晶格常数a0=8.248 ?,b0=8.248 ?,c0=8.248 ?)。???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (3)反应温度的影响 从上图可以看出,当反应温度为110℃时(即LMO-C1),其主晶相为LiMn2O4(JCPDS35-0782,晶格常数a0=8.248 ?,b0=8.248?,c0=8.248?)。而当反应温度为150℃(即LMO-B1)时,氧化物的晶格常数为8.1705,比较符合Li4Mn5O12(JCPDS46-0810, 晶格常数a0=8.162 ?,b0=8.162?,c0=8.162?)。 (4)反应时间的影响 ??从上图可以看出,随着时间的增加,所生成的产物仍保持着尖晶石构型。但随着反应时间的增加,所得产物晶格常数变大,说明嵌入的锂逐渐降低,偏离Li4Mn5O12(JCPDS 46-0810, 晶格常数a0=8.162 ?,b0=8.162 ?,c0=8.162 ?)。 =============================最后的分割线========================================== 本实验是我这个学期进行的一个创新实验,不过太偏专业,看起来不是很有意思,但是有关注,而且加分丰厚,就慢慢详细的记录下来了。就算给坛子里业余爱好化学,但没有做过系统的研究性实验(或者说设备试剂充足的实验)的同学看看应该是什么流程(说实在的,这个实验说是研究性也真的算不上,起码我做的算不上,这么说有点凑表链?? )。说实在的,这个创新实验跟我的专业偏的有点远,我专业是能源化工,和这个领域相差有点大,但是看到这个项目有点意思,也就选了下来。刚开始的时候昏天黑地的看资料,跟学长讨论控制方案,做实验。最后结果却不太如我意————真正希望的成分在成品里并不占多数。不过不管怎么样,算是完成了,过程也算很享受,多学点东西总不是坏事。 ???? ????试验到此结束,最后祝大家节日快乐~ ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????Abel.D [/size]查看更多 1个回答 . 15人已关注
为什么镁粉和硫酸铜反应会有氧化铜生成??? RT查看更多 1个回答 . 13人已关注
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关于偏磷酸的毒性质疑? 偏磷酸 HPO3 国内资料上百度和wiki都介绍有剧毒。 下面是wiki给出的介绍: 偏磷酸(HPO 3 )是一种易潮解固体,有剧毒。 偏磷酸与磷酸有相同的酸酐:五氧化二磷,不同的地方在于五氧化二磷与热水中反应生成磷酸,而与冷水反应生成偏磷酸(或聚偏磷酸(HPO 3 ) n ,如三聚偏磷酸(HPO 3 ) 3 )。 百度的介绍: 偏磷酸化学式HPO 3 ,分子量80,无色玻璃状体,易 潮解 ,密度2.2~2.5g/cm 3 ,易溶于水并生成正磷酸(H 3 PO 4 )。常见的偏磷酸是三聚偏磷酸(HPO 3 ) 3 和四聚偏磷酸(HPO 3 ) 4 ,其化学式均写简为HPO 3 。偏磷酸有剧毒。用作 化学试剂 、脱水剂、 催化剂 。由磷酸高温脱水或由 五氧化二磷 跟适量冷水反应制得。 按照国内资料上介绍,偏磷酸由五氧化二磷与冷水反应得到,正磷酸H3PO4由五氧化二磷与热水反应得到,但我实际实验,发现这个反应,不管是热水还是冷水,都放出大量的热,可以让水气化,生成酸雾,比氧化钙与水反应的焓变还大,而且按照百度和wiki的资料,偏磷酸也具有强烈吸水性,会与水进一步反应生成正磷酸。 个人猜想,五氧化二磷与大量水反应,不管是热水还是冷水,最终都会产生磷酸。如果与少量水反应,如暴露在潮湿空气中。可能生成偏磷酸。 ??关于偏磷酸的毒性,我在国外的论坛上面发帖,老外给了相关的资料,说是无毒,这个是老外给偏磷酸的资料简介: ??http://www.sciencemadness.org/talk/files.php?pid=395631&aid=37951 从老外给的资料来看,没有发现有毒的描述,只是说强烈腐蚀性,如果这样也是有毒的话,硫酸也是剧毒。 猜想偏磷酸可能会与有机物反应产生有机磷类化合物,从而导致中毒,五氧化二磷可以与乙醇等有机物发生酯化反应生成磷酸酯,但正 磷酸酯类 化合物,也没有毒性的描述 所以楼主对百科中的偏磷酸的毒性提出质疑,如果有毒性,应该给出小鼠体重值,但百科资料并未给出 查看更多 7个回答 . 12人已关注
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有做过涂料印花墨水的高人吗? 请问下,墨水做好后必须上机打印 测试 流畅性,磨檫性等性能吗,这样经常换墨水会不会很容易就堵头啊,还是有其他替代方法,多谢查看更多 1个回答 . 13人已关注
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简介
职业:中国乐凯集团有限公司 - 设备工程师
学校:烟台职业学院 - 化工与环境工程系
地区:湖北省
个人简介:无聊的时候听听别人口中好多版本的自己比做什么都有趣查看更多
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