复合钌氧化物的水热合成及性质表征

论文摘要

本论文致力于钙钛矿结构和焦绿石结构系列复合钌氧化物的水热合成,其中的大多数样品是在温和水热条件下的首次合成。通过大量的实验,摸索出水热合成钙钛矿结构的BaRuO3、Ba4Ru3NaO12和焦绿石结构的R2Ru207 （R=Pr3+ Sm3+～Ho3+）、Pb2Ru206.5、Bi2Ru2O7的最佳条件,证实了在温和水热条件下合成多种结构和价态的复合钌氧化物的可能性。此外,详细地研究了样品的晶体学结构、磁学以及电学性质。本论文的第一章为绪论部分,综述了当前复合钌氧化物研究的热点和研究现状；在第二章中,我们成功地合成了两种钙钛矿结构的复合钌氧化物：9R结构的BaRuO3和8H结构的Ba4Ru3两个物质结构各异且含有不同价态的钌,其中,BaRuO3中Ru为+4价,Ba4Ru3中Ru为+5价。我们还对产物进行了磁学和电学性质方面的表征。BaRuO3在高温下为反铁磁有序态,随着温度的降低,转变为顺磁态。BaRu3NaO12的磁化率随温度的降低其磁性由反铁磁态转变为顺磁态,与用高温固相法得到的产物相比,有细微的变化。高温固相法得到的样品呈现两个反铁磁转变,而用水热方法得到的样品仅有高温处的一处反铁磁转变,且在低温区有居里尾。究其原因,可能是由于不同的合成方式导致的结构变化引起了性质的变化。第三章主要讲述了系列含稀土的焦绿石结构的R2Ru207 （R =Pr3+, Sm3+～Ho3+）微米晶以及纳米尺寸的Pb2Ru2065和Bi2Ru207的水热合成。通过探索找到了最佳的反应条件,得到纯的产物,并调变反应条件,得到可控形貌和尺寸的产物。此外,我们初步研究了产物的磁性,其中Sm2Ru2O7和Eu2Ru2O7分别在96K和80K发生ZFC和FC曲线分叉,说明在该温度下发生了由顺磁到反铁磁转变。水热法得到的样品的反铁磁转变温度比用高温固相法得到的样品的转变温度低。反铁磁转变温度上的这种改变可能来源于水热合成的样品的独特的局域结构和含丰富氧的表面,这是水热反应得到样品的一个重要特征。本论文报道了多种结构、价态和形貌的复合钌氧化物,详细地阐述了上述化合物的合成方法、晶体结构和磁学性质,并仔细考察了各种影响产物结晶的因素。为进一步探索复合钌氧化物的应用奠定了基础。

论文目录

• 提要
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钌元素的介绍
• 1.2 复合钌氧化物的研究背景
• 1.2.1 钙钛矿型钌复合氧化物的研究
• 1.2.2 焦绿石型钌复合氧化物的研究
• 1.2.3 其他结构钌复合氧化物的研究
• 1.2.4 复合钌氧化物的合成方法
• 1.3 本论文选题的目的、意义和主要研究内容
• 1.3.1 本论文的选题目的和意义
• 1.3.2 本论文的主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 钙钛矿结构复合钌氧化物的水热合成及性质表征
• 2.1 引言
• 3的水热合成以及性质表征'>2.2 BaRuO₃的水热合成以及性质表征
• 2.2.1 合成方法以及条件
• 2.2.2 实验所用测试仪器以及测试条件
• 2.2.3 XRD数据分析和形貌
• 2.2.4 磁性数据及分析
• 3合成的尝试'>2.2.5 其他结构BaRuO₃合成的尝试
• 4Ru₃NaO₁₂的水热合成以及性质表征'>2.3 Ba₄Ru₃NaO₁₂的水热合成以及性质表征
• 2.3.1 实验所用测试仪器及测试条件
• 2.3.2 合成方法以及条件
• 2.3.3 实验结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 焦绿石结构钌氧化物的水热合成与性质表征
• 3.1 引言
• 2Ru₂O₇(R=Pr³⁺,Sm³⁺-Ho³⁺系列化合物的水热合成以及性质表征'>3.2 R₂Ru₂O₇(R=Pr³⁺,Sm³⁺-Ho³⁺系列化合物的水热合成以及性质表征
• 3.2.1 实验所用测试仪器以及测试条件
• 3.2.2 合成方法
• 3.2.3 结果与讨论
• 2Ru₂O_6.5和Bi₂Ru₂O₇的水热合成以及性质表征'>3.3 Pb₂Ru₂O_6.5和Bi₂Ru₂O₇的水热合成以及性质表征
• 3.3.1 实验所用测试仪器以及测试条件
• 3.3.2 合成方法
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 结论和展望
• 致谢
• 作者简历
• 攻读博士学位期间发表和待发表的论文