固相合成法制备锰锌铁氧体过程研究

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固相合成法(氧化物法)具有工艺简单、配料容易调整、适合大规模生产等优点,成为广泛采用的制备锰锌铁氧体的方法。采用该方法制备锰锌铁氧体过程机理的研究,对于锰锌铁氧体的合成具有重要的意义。本文综述了锰锌铁氧体国内外研究状况、性能参数、粉体制备技术研究进展和添加剂研究进展,采用热分析技术和XRD衍射技术,研究了纯碳酸锰体系、锰铁氧体体系、锌铁氧体体系和锰锌铁氧体体系在升温速率为10K/min的情况下制备过程的反应机理。采用热分析技术研究了不同升温速率(5、10、20、30和40K/min)对纯碳酸锰体系、锰铁氧体体系、锌铁氧体体系和锰锌铁氧体体系制备过程的影响,并采用Flynn-Wall-Ozawa和Kissinger-Akahira-Sunose两种方法计算了纯碳酸锰体系、锰铁氧体体系和锰锌铁氧体体系中碳酸锰的反应活化能。经过实验研究,得到以下结果:通过纯碳酸锰体系、锰铁氧体体系和锌铁氧体体系的制备过程反应的确定,探明了锰锌铁氧体体系在制备过程中的反应过程:在升温速率为10K/min的升温过程中锰锌铁氧体于268-500℃温度区间发生了MnCO3→MnO(OH)反应;542℃左右区间发生了MnO(OH)→MnO2→Mn2O3和Mn2O3+ZnO→ZnMn2O4的反应;在702-1050℃温度区间内发生了ZnMn2O4→Mn2O3+ZnO、Fe2O3+ZnO→ZnFe2O4和Mn2O3→Mn3O4的反应;在1250℃左右发生了ZnFe2O4+Mn3O4→MnZnFe2O4的反应。在不同升温速率条件下(5、10、20、30和40K/min),锰锌铁氧体体系中MnCO3→MnO(OH)反应的反应结束温度随着升温速率的不断提高均向高温区移动,其反应的重量变化速率也随升温速率的升高而增大,MnCO3→MnO(OH)阶段的反应转换率随着升温速率的提高也向着高温区移动。FWO和KAS法计算的锰锌铁氧体体系中MnCO3→MnO(OH)反应活化能分别为67.94kJ/mol和64.31kJ/mol;纯碳酸锰体系中MnCO3→MnO(OH)反应活化能分别为90.51kJ/mol和87.59kJ/mol;锰铁氧体体系中MnCO3→MnO(OH)反应活化能分别为74.48kJ/mol和67.85kJ/mol。锰锌铁氧体体系中的碳酸锰反应活化能最小,纯碳酸锰体系中碳酸锰反应活化能最大。FWO法计算的碳酸锰反应活化能均大于KAS法计算的碳酸锰反应活化能。
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