研究目的
确定新型阴离子取代石榴石Ca3Mn2–x(Ni,Co)xVyGe3–yO12(x=0,1;y=0,1,2)中八面体和四面体位点元素的价态,并研究其电导率。
研究成果
制备的石榴石Ca3Mn2–x(Ni,Co)xVyGe3–yO12(x=0,1;y=0,1,2)的表征显示,其晶胞参数随八面体和四面体亚晶格中离子晶体半径的变化呈系统性递增。X射线光电子能谱研究表明,这些化合物中的钒离子均处于五价态。电导率数值表明所制备的石榴石属于中带隙半导体。对于石榴石陶瓷样品,低温总电阻主要由体项主导。当温度超过500°C时,电子传导项成为主导因素。
研究不足
根据以往研究判断,离子电导率项可以忽略不计(小于3×10?? S/cm)。主要载流子及其导电类型随温度的变化规律将成为未来研究的课题。
1:实验设计与方法选择:
采用柠檬酸盐法制备样品。将五氧化二钒和二氧化锗溶于加热的柠檬酸水溶液中,待氧化物溶解后,向溶液中加入硝酸盐形式的盐类。将所得溶液浓缩成浅棕色干凝胶,随后在300°C下对干凝胶进行热处理。之后,在550至900–1100°C的温度范围内对样品进行退火处理,并间歇研磨。
2:样品选择与数据来源:
初始试剂使用的是СаCO3、Mn(NO3)2、Co(NO3)2 ? 6H2O、Ni(NO3)2 ? 6H2O(均为纯级),特种级V2O5,纯度为97.94%的GeO2,化学纯级硝酸,以及纯级柠檬酸一水合物。
3:Mn(NO3)Co(NO3)2 ? 6H2O、Ni(NO3)2 ? 6H2O(均为纯级),特种级V2O5,纯度为94%的GeO2,化学纯级硝酸,以及纯级柠檬酸一水合物。
实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:用于监测相组成的岛津XRD-700 X射线装置,用于X射线光电子能谱(XPS)的VGES-CALABMKII电子能谱仪,用于电导率测量的GM instek LCR-819阻抗分析仪。
4:实验步骤与操作流程:
最高温度下的退火时间为10–15小时。电导率测量是在制备好的石榴石圆柱形陶瓷样品上进行的,样品直径为10–15毫米,厚度为1.5–2毫米,采用银电极,通过电化学阻抗法在90–900°C的温度范围内以10°C为间隔进行测量。
5:5–2毫米,采用银电极,通过电化学阻抗法在90–900°C的温度范围内以10°C为间隔进行测量。
数据分析方法:
5. 数据分析方法:每个温度下的电导率σ是根据样品厚度、直径和欧姆电阻计算得出的。
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