CsH5(PO4)2晶须及介孔磷硅酸玻璃的协同制备.pdfVIP

靳东亮等：CsH。(P04)：晶须及介孑L磷硅酸玻璃的协同制备 Cs 2晶须及介孑L磷硅酸玻璃的协同制备’ H。(P04 靳东亮，李海滨 (3z海交通大学机械与动力工程学院燃料电池研究所，上海200240) 摘 要： 以TEOS、H。PO。与CsH2P04为原料，采包括热诱导相分离m]、气体发泡m3和溶胶一凝胶方 用溶胶一凝胶合成方法、以及随后的水热处理和室温时 法…3等。在本研究中，晶须生长同时，协同获得介孔 结构基体，该工艺路线作为一种新的介孔材料制备方 效工艺，生长CsH。(PO。)：晶须，同时获得介孔结构磷 法，具有潜在的应用价值。 硅酸玻璃基体。CsH。(PO。)：晶须直径为1．5～ 10／um，磷硅酸盐基体为介孔结构，平均孔径为27nm。 2 实 验 晶须生长同时，协同获得介孔结构基体，该工艺路线能 够成为一种新的介孔材料制备方法。 2．1 材料制备 关键词： CsH。(PO。)2；晶须；磷硅酸；介孔材料；溶 胶一凝胶 中图分类号：TB303：TB332文献标识码：A 加入甲醇得到CsH：PO。白色沉淀物。而后，将沉淀物 文章编号：1001—9731(2011)06—1057—04 晶体。干燥后的CsH。PO。晶体用X射线衍射测试 1 引 言 采用溶胶一凝胶方法制备CsH：PO。／磷硅酸复合 M，H，(X04)：(M=Al、K、Ca、Rb、Cs；X=S、P)固 体酸盐族，由带有氢键的含氧四面体(如SO。和PO。) 与阳离子形成电荷平衡，含氧负离子间通过 。一H…O氢键连接，这种结构导致其拥有独特的电 水溶液中，然后加入0．81985％(质量分数)H。PO。，在 化学特性。其一，低温条件下固相质子动力学产生铁 冰浴条件下强烈搅拌15min，得到均匀混合溶胶。得 到的澄清溶胶转移到培养皿中，置于室温条件下凝胶。 电性与反铁电性[1]，RbH：PO。与KH2P04在Tc= 形成有足够机械强度的凝胶体至少需要7d。凝 147K时出现铁电相与顺电相转变[2]，而CsH：PO。则 胶后得到的凝胶体置于自制的箱体中，于200℃进行 是在R一154K时发生转变Is]；其二，中温条件下无水 水热处理20h，通过高温饱和水蒸气促进Si—O— 质子传输，即质子传导不需要水作载体。在室温下有 C。H。基团的水解，提高基体强度。水热处理后的凝胶 序排列的氢键，随着温度升高。氢键的排列变得无序， 基体放进不完全封闭的盒子中，在室温20℃和湿度 当温度升高到一定程度，固体酸会发生超质子相转变。 据报道，CsH。PO。在548K高压条件下，发生由单斜结 去离子水洗去CsH。(PO。)。晶须，获得多孔磷硅酸玻 构到四方结构的相转变，质子电导率增加2～3个数量 璃基体，详细制备步骤如图1所示。 级，电导率可达3．5×10-2S／cmc4|。在363和418K条 2．2样品测试与表征 件下，通过阻抗谱测试，CsH。(PO。)。单晶的电导率为 10-8～10叫S／cm[5]，然而当CsH5’(P04)2嵌入到