注册
ISSN 1000-6818CN 11-1892/O6CODEN WHXUEU
物理化学学报 >> 0,Vol.>> Issue()>> 0-0     doi: 10.3866/PKU.WHXB201709081         English Abstract
(Fe1-xNix)ZrF6固溶体晶体结构与可调控的热膨胀性质
许家乐, 胡磊, 王璐, 邓金侠, 陈骏, 邢献然
北京科技大学物理化学系, 北京 100083
Full text: PDF (1049KB) 输出: BibTeX | EndNote (RIS)

绝大部分物质具有热胀冷缩的基本性质,然而近年来的研究发现一些化合物具有反常的负热膨胀性质,其为有效调节物质热膨胀系数(CTE)提供了可行性,尤其调控各向同性化合物热膨胀性质是一个重要的研究方向。本文以双ReO3结构的固溶体(Fe1-xNix)ZrF6为研究对象,对(Fe1-xNix)ZrF6固溶体的制备、晶体结构以及热膨胀调控开展了深入研究。(Fe1-xNix)ZrF6固溶体呈现全程固溶特性,通过Ni2+对Fe2+进行化学替代的方法实现了(Fe1-xNix)ZrF6热膨胀系数在大范围内的有效调控(-3.24×10-6-+18.23×10-6 K-1,300-675 K),尤其,在(Fe0.5Ni0.5)ZrF6化合物中得到了零膨胀性能。作为一种典型的框架结构化合物,晶胞中F原子横向热振动的差异是导致各自不同热膨胀差异的本质原因。该研究给我们提供了一个基于开放式框架结构化合物的热膨胀调控方法。



关键词: 固溶体   氟化物   氧化铼   热膨胀调控   零膨胀  
收稿日期 2017-08-09 修回日期 2017-09-06 网出版日期 2017-09-08
通讯作者: 陈骏 Email: Junchen@ustb.edu.cn

基金资助: 国家自然科学基金(91422301,21231001)和中央高校基础科研业务费专项基金(FRF-TP-14-012C1)资助项目

引用文本: 许家乐, 胡磊, 王璐, 邓金侠, 陈骏, 邢献然. (Fe1-xNix)ZrF6固溶体晶体结构与可调控的热膨胀性质[J]. 物理化学学报, 0,(): 0-0.
XU Jiale, HU Lei, WANG Lu, DENG Jinxia, CHEN Jun, XING Xianran. Controllable Thermal Expansion and Crystal Structure of (Fe1-xNix)ZrF6 Solid Solutions[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 0, (): 0-0.    doi: 10.3866/PKU.WHXB201709081

(1) Mary, T. A.; Evans, J. S. O.; Vogt, T.; Sleightet, A. W. Science 1996, 272 (5258), 90. doi: 10.1126/science.272.5258.90
(2) Greve, B. K.; Martin, K. L.; Lee, P. L.; Chupas, P. J.; Chapman, K. W.; Wilkinson, A. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (44), 15496. doi: 10.1021/ja106711v
(3) Lock, N.; Wu, Y.; Christensen, M.; Cameron, L. J.; Peterson, V. K.; Bridgeman, A. J.; Kepert, C. J.; Iversen, B. B. J. Phys. Chem. C 2010, 114 (39), 16181. doi: 10.1021/jp103212z
(4) Mohn, P. Nature 1999, 400 (6739), 18. doi: 10.1038/21778
(5) Takenaka, K.; Takagi, H. Appl. Phys. Lett. 2005, 87 (26), 261902. doi: 10.1063/1.2147726
(6) Deng, S.; Sun, Y.; Wu, H.; Huang, Q.; Yan, J.; Shi, K.; Malik, M. I.; Lu, H.; Wang, L.; Huang, R.; Li, L.; Wang, C. Chem. Mater. 2015, 27 (7), 2495. doi: 10.1021/cm504702m
(7) Chen, J.; Nittala, K.; Forrester, J. S.; Jones, J. L.; Deng, J.; Yu, R.; Xing, X. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (29), 11114. doi: 10.1021/ja2046292
(8) Azuma, M.; Chen, W. T.; Seki, H.; Czapski, M.; Olga, S.; Oka, K.; Mizumaki, M.; Watanuki, T.; Ishimatsu, N.; Kawamura, N.; Ishiwata, S.; Tucker, M. G.; Shimakawa, Y.; Attfield, J. P. Nat. Commun. 2011, 2, 347. doi: 10.1038/ncomms1361
(9) Hu, L.; Chen, J.; Sanson, A.; Wu, H.; Rodriguez, C. G.; Olivi, L.; Ren, Y.; Fan, L.; Deng, J.; Xing, X. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138 (27), 8320. doi: 10.1021/jacs.6b02370
(10) Dejneka, M. J.; Chapman, C. L.; Misture, S. T. J. Am. Ceram. Soc. 2011, 94 (8), 2249. doi: 10.1111/j.1551-2916.2011.04730.x
(11) Uchino, K.; Nomura, S.; Cross, L. E.; Newnham, R. E.; Jang, S. J. J. Mater. Sci. 1981, 16 (3), 569. doi: 10.1007/BF02402772
(12) Atkinson, A.; Barnett, S.; Gorte, R. J.; Irvine, J. T. S.; McEvoy, A. J.; Mogensen, M.; Singhal, S. C.; Vohs, J. Nat. Mater. 2004, 3 (1), 17. doi: 10.1038/nmat1040
(13) Chen, J.; Hu, L.; Deng, J.; Xing, X. Chem. Soc. Rev. 2015, 44 (11), 3522. doi: 10.1039/C4CS00461B
(14) Adam, J. L. Chem. Rev. 2002, 102 (6), 2461. doi: 10.1021/cr010305b
(15) Greve, B. K.; Martin, K. L.; Lee, P. L.; Chupas, P. J.; Chapman, K. W.; Wilkinson, A. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (44), 15496. doi: 10.1021/ja106711v
(16) Hu, L.; Chen, J.; Fan, L.; Ren, Y.; Rong, Y.; Pan, Z.; Deng, J.; Yu, R.; Xing, X. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (39), 13566. doi: 10.1021/ja5077487
(17) Hu, L.; Chen, J.; Fan, L.; Ren, Y.; Huang, Q.; Sanson, A.; Jiang, Z.; Zhou, M.; Rong, Y.; Wang, Y.; Deng, J.; Xing, X. Adv. Mater. 2015, 27 (31), 4592. doi: 10.1002/adma.201500868
(18) Hancock, J. C.; Chapman, K. W.; Halder, G. J.; Morelock, C. R.; Kaplan, B. S.; Gallington, L. C.; Bongiorno, A.; Han, C.; Zhou, S.; Wilkinson, A. P. Chem. Mater. 2015, 27 (11), 3912. doi: 10.1021/acs.chemmater.5b00662
(19) Hu, L.; Chen, J.; Xu, J.; Wang, N.; Han, F.; Ren, Y.; Pan, Z.; Rong, Y.; Huang, R.; Deng, J.; Li, L.; Xing, X. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138 (44), 14530. doi: 10.1021/jacs.6b08746
(20) Sleight, A. Nature 2003, 425 (6959), 674. doi: 10.1038/425674a
(21) Margadonna, S.; Prassides, K.; Fitch, A. N. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126 (47), 15390. doi: 10.1021/ja044959o
(22) Song, X.; Sun, Z.; Huang, Q.; Rettenmayr, M.; Liu, X.; Seyring, M.; Li, G.; Rao, G.; Yin, F. Adv. Mater. 2011, 23 (40), 4690. doi: 10.1002/adma.201102552
(23) Phillips, A. E.; Halder, G. J.; Chapman, K. W.; Goodwin, A. L.; Kepert, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 132 (1), 10. doi: 10.1021/ja906895

1. 荆涛, 戴瑛.固溶体光催化材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2017,33(2): 295-304
2. 王锐, 兰丽, 龚茂初, 陈耀强.CeO2-ZrO2催化材料对汽油车颗粒物的催化燃烧[J]. 物理化学学报, 2016,32(7): 1747-1757
3. 薛庆瑞, 李建玲, 徐国峰, 侯朋飞, 晏刚, 代宇, 王新东, 高飞.Ag/C包覆对Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2电化学性能的影响[J]. 物理化学学报, 2014,30(9): 1667-1673
4. 焦志锋, 董莉莉, 郭晓宁, 靳国强, 郭向云, 王晓敏.Ce0.5Zr0.5O2修饰的Ni/SiC、Fe/SiC和Co/SiC催化燃烧甲烷性能[J]. 物理化学学报, 2014,30(10): 1941-1946
5. 周和根, 温兴伟, 方振兴, 李奕, 丁开宁, 黄昕, 章永凡.AgGa(S1-xSex)2固溶体的电子结构和光学性质[J]. 物理化学学报, 2013,29(05): 920-928
6. 曹红岩, 王健礼, 闫生辉, 刘志敏, 龚茂初, 陈耀强.Ce0.50Zr0.50O2中掺杂M(M = Mn,Y)对乙酸乙酯燃烧催化剂MnOx/Ce0.50-zZr0.50-zM2zOy/Al2O3性能的影响[J]. 物理化学学报, 2012,28(08): 1936-1942
7. 李岚, 胡庚申, 鲁继青, 罗孟飞.CeO2基固溶体氧缺位拉曼光谱表征的研究进展[J]. 物理化学学报, 2012,28(05): 1012-1020
8. 熊礼龙, 徐友龙, 张成, 陶韬.Al3+对尖晶石型LiMn2O4正极材料的表面掺杂包覆改性[J]. 物理化学学报, 2012,28(05): 1177-1182
9. 王昭, 吴锋, 苏岳锋, 包丽颖, 陈来, 李宁, 陈实.锂离子电池正极材料xLi2MnO3·(1-x)Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2的制备及表征[J]. 物理化学学报, 2012,28(04): 823-830
10. 朱艺, 王健礼, 陈永东, 廖传文, 王世丹, 龚茂初, 陈耀强.Ce0.5+xZr0.4-xLa0.1O2-Al2O3催化剂催化燃烧柴油车碳烟[J]. 物理化学学报, 2011,27(04): 925-931
11. 晏冬霞, 王华, 李孔斋, 魏永刚, 祝星, 程显名.Ce1-xFexO2复合氧化物的结构及其催化碳烟低温燃烧性能[J]. 物理化学学报, 2010,26(02): 331-337
12. 杨志彬, 张玉文, 张云妍, 丁伟中, 沈培俊, 刘勇, 周宇鼎, 黄少卿.焦炉煤气甲烷重整制氢热力学分析和实验研究[J]. 物理化学学报, 2010,26(02): 350-358
13. 王其召, 蒋丽, 刘恢, 袁坚, 陈铭夏, 施建伟, 上官文峰.光催化剂Bi1-xGdxVO4的制备和表征及其光催化分解水[J]. 物理化学学报, 2009,25(08): 1703-1707
14. 肖小燕 鲁继青 苏孝文 郭明 罗孟飞.PdO-CeO2复合氧化物催化剂的CO低温氧化[J]. 物理化学学报, 2009,25(03): 561-566
15. 贾彦敏;刘飞烨;肖学章;杭州明;雷永泉;陈立新.V2.1TiNi0.4Zr0.06Cu0.03M0.10 (M=Cr, Co, Fe, Nb, Ta)储氢合金的微结构及电化学性能[J]. 物理化学学报, 2009,25(02): 247-252
16. 肖利华, 孙鲲鹏, 徐贤伦.CeO2-MOx (M=La3+, Ca2+)改性Pd/γ-Al2O3催化甲烷燃烧性能[J]. 物理化学学报, 2008,24(11): 2108-2113
17. 胡元方;李越湘;彭绍琴;吕功煊;李树本.SiO2复合Pt-Cd0.53Zn0.47S固溶体的光催化性能[J]. 物理化学学报, 2008,24(11): 2071-2076
18. 刘飞烨;陈立新;李露;贾彦敏;雷永泉.V2.1TiNi0.4Zr0.06Cux(x=0-0.12)储氢合金的微结构及电化学性能[J]. 物理化学学报, 2008,24(09): 1694-1698
19. 高乐;王皓;王为民;傅正义.Ge弥散莫来石复合材料的制备及其光致发光性能[J]. 物理化学学报, 2007,23(09): 1442-1446
20. 方萍;鲁继青;贾爱平;罗孟飞.纳米CeO2基固溶体催化柴油机碳颗粒物燃烧性能[J]. 物理化学学报, 2007,23(08): 1275-1280
21. 丁益民;张婷婷;刘旭;陈念贻.CsF-RbF二元系相图[J]. 物理化学学报, 2007,23(04): 614-616
22. 陈立新;李 露;王新华;代发帮;郑坊平;雷永泉.V2.1TiNi0.4Zrx(x=0~0.06)储氢电极合金的相结构及电化学性能*[J]. 物理化学学报, 2006,22(05): 523-527
23. 叶青;王瑞璞;徐柏庆.柠檬酸溶胶-凝胶法制备的Ce1-xZrxO2: 结构及其氧移动性[J]. 物理化学学报, 2006,22(01): 33-37
24. 管洪波;梁健;朱月香;赵璧英;谢有畅.MgO-ZrO2共沉淀体系的结构表征及单层分散现象[J]. 物理化学学报, 2005,21(09): 1011-1016
25. 张烃烃;周增均;张启运;李星国.溶液中铝还原制备Fe-Co合金纳米粉体[J]. 物理化学学报, 2004,20(10): 1239-1241
26. 陈吉祥;邱业君;张继炎;苏万华.La2O3 和CeO2对CH4-CO2重整Ni/MgO催化剂结构和性能的影响[J]. 物理化学学报, 2004,20(01): 76-80
27. 杨鹏程;蔡小海;谢有畅.共沉淀CuO-ZrO2复合氧化物分散态结构研究[J]. 物理化学学报, 2003,19(08): 714-717
28. 尉继英;朱月香;段连运;谢有畅.一氧化氮选择还原锡锆固溶体催化剂的结构特性[J]. 物理化学学报, 2003,19(06): 498-503
29. 俞莹;张启运;李星国.Zn 还原过渡金属化合物制备金属粉体的过程[J]. 物理化学学报, 2003,19(05): 436-440
30. 崔万秋,刘舒曼,刘维华.Sb2Te3及其固溶体的电子结构[J]. 物理化学学报, 1997,13(06): 510-514
31. 蔡煜东,许伟杰,陈念贻.自组织神经树用于判别氟化物非晶态形成条件[J]. 物理化学学报, 1995,11(07): 642-645
32. 李庆明, 方德彩, 傅孝愿.烷基氟化物热消除反应的理论研究-1[J]. 物理化学学报, 1994,10(05): 434-437
33. 李庆明, 方德彩, 傅孝愿.烷基氟化物消除氟化氢反应的取代基效应-2[J]. 物理化学学报, 1994,10(01): 12-14
版权所有 © 2006-2016 物理化学学报编辑部
地址:北京大学化学学院 邮政编码:100871
服务热线:(010)62751724 传真:(010)62756388 Email:whxb@pku.edu.cn
^ Top