铝硅酸盐矿物固体电解质的制备及电性能研究

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1、广西大学硕士学位论文铝硅酸盐矿物固体电解质的制备及电性能研究姓名：苏锋申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：邱树恒;崔学民20090624铝硅酸盐矿物固体电解质的制备及电性能研究摘要根据本课题组的研究背景及设备现状，本论文确定了分别以A1203．nSi02粉体、高岭土以及膨润土为原料，制备在室温下具有较高离子电导率的矿物固体电解质。以正硅酸乙脂(TEOS)、硝酸铝为原料，无水乙醇为溶剂，采用溶胶．凝胶法合成的A1203．nSi02粉体，通过XRD、红外等手段的测试表征，发现其具有类似偏高岭土的无定形结构。用模数1．2的水玻璃对其进行碱激发处理，测得其室温离子电导率达N104S．cm一，3

2、天抗压强度超过20MPa。采用溶胶．凝胶法制备的粉体比较纯净，并且工艺简单，通过碱激发即可获得地聚物固体材料。高岭土在800℃下煅烧2小时，转变成无定形的偏高岭土，经过浓度为10M硫酸的处理，层状结构相对明显，层间可以容纳大量的导电离子，并且A13+溶出后形成的空位通道有利于导电离子的移动，为提高矿物材料的离子电导率提供了可能。本论文研究了矿物材料的微观结构、Na+及含水量对矿物材料电导率的影响，经测试制备的矿物材料室温离子电导率最高达7．83x104S．cm一。膨润土经过浓硫酸处理后，溶出了其中大部分的A13+和其他高价阳离子，这就需要更多的低价阳离子来平衡电荷，增加了可移动离子的数量，并

3、且形成的空位通道有利于导电离子的移动。本论文研究了矿物材料的微观结构、Na+及含水量对矿物材料电导率的影响，制备的矿物材料常温下离子电导率最高达到7．81×104S·em～。关键词：固体电解质铝硅酸盐离子电导率钠离子IISTUDYONPREPARATl0NANDELECTRICALPROPERTIES0FALUMINOSILICATEMII寸ERALSFORSOLIDSTATEELECTROLYTEABSTRACTAccordingtotheresearchbackgroundandequipmentpresentsituationofstudyingteam，weseparatelyuse

4、dA1203一nSi02powders，kaolinandbetoniteasastartingpartmaterialtopreparethemineralsolidstateelectrolyte．Thisdissertationdesignedthesol--gelmethodforsynthesizingA1203--nSi02powderswithtetraethoxysilane(TEOS)andaluminumnitrate(ANN)asthestartingmaterial，ethanolasthesolvent．ThesampleswerecharacterizedbyXR

5、D，IR．Theresultindicatesthatthepowdershavetheamorphousstructuresimilartokaolin．Thenalkali—activationtreatmentwasperformedwiththepowdersreactingwiththesolmionofsodiumsilicatewhichSi／Namoleratioisabout1．2．Thesolidstateconductorswepreparedhaveionicconductivityabout104S．cm～，compressivestrengthabout20MPa

6、aftertreated3daysatroomtemperature．Thepowderspreparedbysol-gelmethodarequitpure，andtheprocessissimple．Itiseasytoobtainthegeopolymersolidmaterialsafteralkaliactivityreaction．Amorphousmetakaolinobtainedbyheattreatingkaolinattemperatureof800℃for2hours．Theobviousmulti-layersstructuretreatedby10MH2504II

7、Icanbeinsertedlotsofconductiveions，andvacancychannelsformedbydissolutionofA13+carlprovideconvenienceformovingofconductiveions．Thisconstrucureprovidesthepossibilitytoimprovetheionicconductivityofmineralsmate