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氧化/还原热处理与电激发极化对黑色电气石热释电性能影响研究

作　者: 李学帅
导　师: 王平
学　校: 江西理工大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 电气石热处理改性负离子热释电效应模拟结构
分类号: TQ161
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

电气石是一种独特的自发电极性矿物,具有发射远红外和诱发负离子功能,广泛应用于环保、功能性纺织品及建材等领域。其超细粉体具有特殊的超细效应,但团聚现象严重。影响其应用性能,因此提高其粉体分散性具有重要理论意义。我国具有丰富的电气石资源,新疆、广西、河北、河南等省皆有产出。电气石主要是作为宝石使用,以及部分优质品在工业上得到应用。目前还有相当大量的电气石,特别是黑色的Mg—Fe系列电气石,没有得到开发利用。随着科技水平的提高,Mg—Fe电气石将在环保、矿产资源的开发与利用、环境绿色治理领域的应用有更广阔的空间。本文通过结合化学法与物理法对电气石热释电性能影响,系统研究电气石热释电性能在两种试验条件下的变化规律。（1）Mg—Fe电气石粉体在⁸00oC氧化/还原气氛热处理,得到电气石白度、Fe²⁺含量、负离子释放量、结构变化规律。氧化热反应过程中,认为O原子发生Frenkel Defect和“反Schottky Defect”并存,使得FeO→Fe₂O₃;还原反应过程中,O原子主要发生Schottky Defect效应,使得Fe₂O₃→FeO。通过模拟结构,设置极性基团[Na,Ca]/[Si–O4]6/[Fe²⁺,Mg–O6]3与电偶极矩–[Al,Fe3+–O6]–链,建立电气石热释电效应微观机理模型,较好的诠释了还原气氛下Mg– Fe电气石热释电效应较好的原理;（2）电激发极化后,通过检测粉体对水的pH值的影响、负离子检测、XRD衍射分析,得到热处理后电气石粉体在高电场激发下热释电性能变化规律,即:在强电场的作用下,电气石的单个电偶极子会发生重新排布,电激发极化作用下电气石粉体会继续分散,并且会使大部分粉体处于自激发状态。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 电气石概述  8
  1.2 电气石的应用与研究背景  8-12
    1.2.1 电气石的应用  8-9
    1.2.2 电气石研究背景  9-12
  1.3 研究目的和意义  12-13
第二章文献综述  13-27
  2.1 电气石结构与形态特征  13-18
    2.1.1 电气石晶体结构  13-16
    2.1.2 电气石晶体形态特征简介  16-18
  2.2 电气石物理学特征  18-23
    2.2.1 电气石密度和硬度  18
    2.2.2 电气石的压缩性  18-19
    2.2.3 电气石的磁性  19
    2.2.4 电气石的电导率和介电常数  19-20
    2.2.5 电气石的热释电、压电效应  20-23
  2.3 电气石化学性质  23-25
    2.3.1 电气石化学成分  23-24
    2.3.2 电气石热失重和差热分析（TG-DTA）  24-25
  2.4 电气石对水的作用  25-27
第三章热处理对电气石热释电性能影响  27-39
  3.1 试验原料与设备  27
  3.2 试验工艺与流程  27-29
  3.3 电气石粉体的热处理  29-31
    3.3.1 电气石不同温度/不同保温时间(氧化气氛)热处理白度  30
    3.3.2 700℃ 电气石不同保温时间(氧化气氛)白度测试  30
    3.3.3 电气石不同温度/不同保温时间(还原气氛)热处理白度  30-31
    3.3.4 700 ℃ 电气石不同保温时间(还原气氛)白度测试  31
  3.4 电气石氧化/还原热处理FE~(2+)含量值  31-32
  3.5 电气石氧化/还原热处理负离子浓度  32-33
  3.6 结果讨论与分析  33-37
    3.6.1 氧化/还原气氛热处理对电气石白度分析  33-34
    3.6.2 氧化/还原气氛热处理对电气石Fe~(2+)分析  34-35
    3.6.3 氧化/还原气氛热处理对电气石负离子浓度分析  35-36
    3.6.4 氧化/还原气氛热处理电气石结构分析  36-37
  3.7 小结  37-39
第四章电激发极化对电气石性能的影响  39-49
  4.1 电气石电激发极化原理  39
  4.2 试验工艺与流程  39-43
    4.2.1 试验流程图  39-40
    4.2.2 热处理试验  40
    4.2.3 不同粒度电气石对水的作用  40
    4.2.4 电气石负离子检测  40-41
    4.2.5 电气石电激发极化试验  41-42
    4.2.6 电气石还原样品XRD 分析  42-43
  4.3 试验结果讨论与分析  43-47
    4.3.1 不同粒度电气石对水的作用  43-44
    4.3.2 电气石电激发极化结果分析  44-46
    4.3.3 电气石还原样品XRD 分析  46-47
  4.4 小结  47-49
第五章结论  49-50
参考文献  50-53
致谢  53

氧化/还原热处理与电激发极化对黑色电气石热释电性能影响研究

内容摘要

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