PDF《非晶和纳米》

非晶和纳米 !"#$ ・ %$#& ('())的*射线衍射 与扩展 * 射线吸收精细结构研究! 戚泽明!) 施朝淑!) ") 王正") 魏亚光!) 谢亚宁#) 胡天斗#) 李福利$) !) (中国科学技术大学国家同步辐射实验室,合肥 "#%%"&) ") (中国科学技术大学物理系,合肥 "#%%"') #) (中国科学院高能物理研究所,北京 !%%%#&) $) (首都师范大学物理系, 北京 !%%%#() ("%%% 年!% 月!) 日收到;

"%%! 年!月!" 日收到修改稿) 利用粉末 * 射线衍射和扩展 * 射线吸收精细结构 (+*,-.

) 技术对用化学共沉淀法制备的非晶和纳米 /01"・ !)23" 1# 体系进行了研究4 粉末 * 射线衍射结果表明, #%%5温度处理的样品呈非晶态, )%%5时样品已经晶 化, 形成单一立方相的纳米结构4 +*,-. 分析显示, 在从非晶态向纳米结构晶化的过程中, 最近邻的 /061 配位层的 配位数和键长没有发生明显的改变, 说明 #%%5时已经形成和 &%%5相同的最近邻局域结构4 而对于 /06/0 (3) 配位 层, 随着晶粒尺寸的减小, 配位数明显降低, 键长显著缩短, 具有比 /061 配位层更大的无序4这些结果表明晶粒尺寸 的变化对于较远配位层的影响要比对最近邻的影响大得多4 关键词:+*,-.,晶化,配位数,键长 " 国家自然科学基金 (批准号: 资助的课题

4 ! 引言/01" 具有良好的力学、 热学、 光学和电学性质, 在催化剂、 氧气敏感传感器、 高温固态燃料电池、 化 学惰性表面材料、 耐火材料等方面都有广泛的应 用[!―$]

4 纯/01" 有多种不同的晶相, 这些晶相在一定的 条件下会发生转变4在常压和较低温度下, 稳定的相 是单斜相, 它在 !!(%5可以转变为四方相4 而四方 相在 "#(%5又可以转变为立方相4 这些高温相具有 很好的力学和离子性质, 有广泛应用前景4为了在常 温下得到这些高温相, 可以通过掺入低价阳离子, 例如78"

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9 和稀土离子, 这些阳离子进入 /01" 晶格, 替代 /0$

9 形成 /01" 和这些离子的固溶 体, 将其稳定在常温状态4 人们对于 /01" 系统这些 性能的发现和研究主要集中在晶态 /01" 系统, 然而 近来纳米 /01" 系统表现出许多优良性质 [),'] , 如低 的热导率, 低的制备温度, 更好的力学性质等, 越来 越引起人们的重视4 人们已经发展了多种制备纳米 /01" 的方法, 与晶态 /01" 系统相比表现出不同的相 结构, 不同方法制备的纳米 /01" 的初始相也不相 同, 但是关于这方面的研究还不多4 因此, 更准确地 表征非晶态和纳米尺寸 /01" 系统的结构, 特别是从 非晶态向纳米结构晶化过程中结构的变化对于研究 其性质, 改善其制备有重要意义4 本文利用化学共沉淀法制备非晶和纳米 !)2 3" 1# 稳定的 /01" , 利用粉末 * 射线衍射 (*? 等人 [(―&] 曾利用 *,-. 技术对 /01" 系统进行 了深入细致的研究, 但他们的研究对象集中在晶态 /01" 系统4 @ABC?D? 等人 [!%] 利用 *C$D!::C# 因子 反应了由热无序和纯随机静态无序引起的 E!FGG5!H 项贡献, 而!2 项则反应原子分布函数的非对称程 度@从拟合的结果可以看出, 对于经不同温度处理的 样品的 BC+>C$D!::C# 因子很接近, 说明各个样品中 由热无序和纯随机静态无序引起的无序相差不大@ 而!2 项随处理温度的降低而逐渐变大, 其正的值 显示分布函数在高 " 端缓慢下降, 这表明随晶粒尺 寸减小, 原子分布函数的非对称性越强, 即偏离 E!FGG5!H 项越明显@ ()) 配位层 对于 "#$"# (,) 配位层, 2;