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稀土多元渗法制备稀土碳化钼及其导电性

【摘要】: 为了拓展碳化钼的应用领域,制备具有良好导电性能的稀土碳化钼新材料,本文采用稀土多元渗法,以钼酸铵和两种Anderson B型结构的多金属氧酸盐(NH4)3[AlMo6O24H6]·11H2O和(NH4)3[AlSmMo5O24H6]·10H2O为前驱体,分别以甲醇和含有Nd(NO3)3或Sm(NO3)3的甲醇溶液为扩渗剂,制备了不同种类的稀土碳化钼。 采用X射线衍射(XRD)、差热-热重(DTA-TG)、电子探针X射线能谱分析(EDX)以及X-射线光电子能谱(XPS)对稀土碳化钼的结构、热稳定性、化学组成和表面价态进行了测试研究。结果表明:稀土碳化钼的晶体结构仍为单一的β-Mo2C六方密堆积型结构;其抗氧化性高于目前工业上生产的碳化钼;渗剂中的钕和钐元素可渗入到碳化钼中,表面的钕元素以三价氧化物的形式存在,铝元素以铝原子的形式存在。 采用四探针电极法在氩气气氛下测试了稀土碳化钼的室温电导率和变温电导率,测试结果表明:由室温电导率数据分析可知,前驱体不同,在相同渗剂下制备的稀土碳化钼的电导率不同,钼酸铵在甲醇渗剂下制备的碳化钼的室温电导率为3.42×102S/cm,而由AlMo6的碳化钼的室温电导率为3.03×102S/cm;钼酸铵在钕渗剂下制备的钕碳化钼的室温电导率为6.01×102S/cm;AlMo6在相同渗剂下得到的产物的室温电导率为4.31×102S/cm,均高于目前文献报道的碳化钼室温电导率的最高值1.02×102S/cm;在变温电导率测试中,由钼酸铵制备的钕碳化钼的电导率高于其他稀土碳化钼,在20℃~740℃范围内呈现半导体的导电行为,在300℃开始出现电导率骤增现象,而由AlMo6制备的钕碳化钼在20℃~770℃范围内呈现半导体的导电行为,并在370℃开始出现电导率骤增现象。 从电子电导材料电导率影响因素的角度出发研究了稀土碳化钼中的铝元素和稀土元素对碳化钼电导率的影响,研究表明,钕元素增加了碳化钼的电导率,促使碳化钼出现电导率骤增现象;铝元素延长了碳化钼呈现半导体导电行为的温度区间。

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