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前两贴在此：
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在前两贴里，介绍里离子筛的制备方法，并且为性能测试和成分分析做好了准备。本贴中，将进行最后的成品分析。由于试验时间的关系，这一部分主要有带队的学长记录下来，分析了各种实验要素对最终成果的影响。
==========================================核心实验内容简介==============================================


水热合成目标产物立方相Li1.6Mn1.6O4晶体的反应可能为：
48LiOH+ 16Mn(NO3)2+ 16H2O2→ 10Li1.6Mn1.6O4+ 32LiNO3 + 40H2O
本实验以LiOH·H2O和Mn(NO)3为原料，并添加氧化剂H2O2，水热合成锂锰氧化物LixMnyOz，主要受到原料Li/Mn比、氧化剂加入量、反应温度以及反应时间的影响。
（1）   原料Li/Mn比的影响
移取300 ml 0.4 mol·l-1Mn(NO3)2 置于烧杯内，连续搅拌、逐滴加入300 ml LiOH 和H2O2的混合溶液（其中分别含LiOH 1.2、2.0和2.8 mol·l-1和H2O20.4 mol·l-1），反应溶液在空气中搅拌2 h后，将烧杯内悬浮液移入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，密封，于150 ℃恒温反应8 h。反应结束后，洗涤、抽虑、在常压、60 ℃静态空气中干燥12 h，获得Li-Mn-O前驱体（LMO-A1、LMO-A2和LMO-A3，依次对应Li/Mn比为3、5、7）。
（2）   氧化剂加入量的影响
移取300 ml 0.4 mol·l-1Mn(NO3)2 置于烧杯内，连续搅拌、逐滴加入300 ml LiOH 和H2O2的混合溶液（其中LiOH含量1.2 mol·l-1，H2O2分别为0.3、0.4、0.6 mol·l-1），反应溶液在空气中搅拌2 h后，将烧杯内悬浮液移入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，密封，于150 ℃恒温反应8 h。反应结束后，洗涤、抽虑、在常压、60 ℃静态空气中干燥12 h，获得Li-Mn-O前驱体（LMO-B1、LMO-A1和LMO-B2，依次对应30 % H2O2加入量为9.2 ml、12.4 ml、18.5 ml）。
（3）   反应温度的影响
移取300 ml 0.4 mol·l-1Mn(NO3)2 置于烧杯内，连续搅拌、逐滴加入300 ml LiOH 和H2O2的混合溶液（其中LiOH含量1.2 mol·l-1，H2O2分别为0.3 mol·l-1），反应溶液在空气中搅拌2 h后，将烧杯内悬浮液移入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，密封，分别于110 ℃、150 ℃恒温反应8 h。反应结束后，洗涤、抽虑、在常压、60 ℃静态空气中干燥12 h，获得Li-Mn-O前驱体（LMO-C1和LMO-B1，依次对应反应温度为110 ℃、150 ℃）。
（4）   反应时间的影响
移取300 ml 0.4 mol·l-1Mn(NO3)2 置于烧杯内，连续搅拌、逐滴加入300 ml LiOH 和H2O2的混合溶液（其中LiOH含量1.2 mol·l-1，H2O2分别为0.3 mol·l-1），反应溶液在空气中搅拌2 h后，将烧杯内悬浮液移入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，密封，分别于150 ℃恒温反应8 h、14 h和20 h。反应结束后，洗涤、抽虑、在常压、60 ℃静态空气中干燥12 h，获得Li-Mn-O前驱体（LMO-B1、LMO-D1和LMO-D2，依次对应反应时间为8 h、14 h、20 h）。
==================================XRD相关知识补充==================================




XRD是X-ray diffraction的简写，晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即当一束 X射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。分析在照相底片上得到的衍射花样，便可确定晶体结构。[align=-webkit-left]XRD可以做定性，定量分析。即可以分析合金里面的相成分和含量,可以测定晶格参数,可以测定结构方向、含量，可以测定材料的内应力，材料晶体的大小等等。




在这个实验里，XRD用于测定我们希望的成分是否是最可能的成分中含量最大的，实际上后文的 图像还有相应的数值记录，但是没有截图。而且我们没有带着试样去提交测定过，所以也就没有第一手的资料给大家看，网上截个图给他家看看仪器应该是什么样的：















======================晶体结构分析==========================================










（1）   原料Li/Mn比的影响

















从上图可以看出，当Li/Mn比为3时（即LMO-A1），产物为纯立方相LiMn2O4晶体（JCPDS 35-0782, 晶格常数a0=8.248 ?，b0=8.248 ?，c0=8.248 ?）。当Li/Mn比大于3时（即LMO-A1、LMO-A2），产物主晶相为Li2MnO3（JCPDS 27-1252, 晶格常数a0=4.928 ?，b0=8.533 ?，c0=9.604 ?），说明随着LiOH加入量的增加，强碱环境下产物LiMn2O4会进一步和Li+反应，使更多的Li+进入八面体空穴，使得锰的平均价态进一步提高。高价锰与氧形成的强键对锂与氧形成的弱键产生强烈的拉伸作用，使尖晶石骨架发生坍塌，锰重新夺得电子变成+4价，形成不具有离子筛分性能的单斜相Li2MnO3。




（2）氧化剂加入量的影响









从上图可以看出，当氧化剂加入量为9.2 ml时（即LMO-B1），氧化物的晶格常数为8.1705，比较符合Li4Mn5O12（JCPDS 46-0810, 晶格常数a0=8.162 ?，b0=8.162 ?，c0=8.162 ?）。当氧化剂加入量为12.4 ml和18.5 ml时（即LMO-A1和LMO-B2），产物为纯立方相LiMn2O4晶体（JCPDS 35-0782，晶格常数a0=8.248 ?，b0=8.248 ?，c0=8.248 ?）。                                                                                            






（3）反应温度的影响











从上图可以看出，当反应温度为110℃时（即LMO-C1），其主晶相为LiMn2O4（JCPDS35-0782，晶格常数a0=8.248 ?，b0=8.248?，c0=8.248?）。而当反应温度为150℃（即LMO-B1）时，氧化物的晶格常数为8.1705，比较符合Li4Mn5O12（JCPDS46-0810, 晶格常数a0=8.162 ?，b0=8.162?，c0=8.162?）。


（4）反应时间的影响







  从上图可以看出，随着时间的增加，所生成的产物仍保持着尖晶石构型。但随着反应时间的增加，所得产物晶格常数变大，说明嵌入的锂逐渐降低，偏离Li4Mn5O12（JCPDS 46-0810, 晶格常数a0=8.162 ?，b0=8.162 ?，c0=8.162 ?）。




















=============================最后的分割线==========================================




本实验是我这个学期进行的一个创新实验，不过太偏专业，看起来不是很有意思，但是有关注，而且加分丰厚，就慢慢详细的记录下来了。就算给坛子里业余爱好化学，但没有做过系统的研究性实验（或者说设备试剂充足的实验）的同学看看应该是什么流程（说实在的，这个实验说是研究性也真的算不上，起码我做的算不上，这么说有点凑表链   ）。说实在的，这个创新实验跟我的专业偏的有点远,我专业是能源化工，和这个领域相差有点大，但是看到这个项目有点意思，也就选了下来。刚开始的时候昏天黑地的看资料，跟学长讨论控制方案，做实验。最后结果却不太如我意————真正希望的成分在成品里并不占多数。不过不管怎么样，算是完成了，过程也算很享受，多学点东西总不是坏事。
    
    试验到此结束，最后祝大家节日快乐~
                                                                                                    
                                                                                                    Abel.D




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