Bài thuyết trình: Báo cáo seminar - Cấu trúc perovskite của vật liệu ceramic - Ngô Trương Ngọc Mai

Vật liệu ceramic là vật liệu vô cơ phi kim loại (thành phần gồm các vật chất có chứa oxy hoặc không chứa oxy): các khoáng vật silicate, ZrSiO4,... được sản xuất bằng phương pháp nung kết khối ở nhiệt độ cao (gốm sứ) hoặc nấu chảy (thủy tinh). Bài thuyết trình: Báo cáo seminar - Cấu trúc perovskite của vật liệu ceramic sau đây sẽ làm rõ hơn về vật liệu này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài thuyết trình: Báo cáo seminar - Cấu trúc perovskite của vật liệu ceramic - Ngô Trương Ngọc MaiBáo cáo seminar Trình bày:Ngô Trương Ngọc MaiBộ Môn Công Nghệ Hóa Học 01-2011 1Vật liệu ceramic là gì?• Vật liệu vô cơ phi kim loại (thành phầngồm các vật chất có chứa oxy hoặc khôngchứa oxy): các khoáng vật silicate, ZrSiO4,Al2O3, ZrO2, SiO2, SiC, SiN, BaTiO3, …• Sản xuất bằng phương pháp nung kết khốiở nhiệt độ cao (gốm sứ) hoặc nấu chảy(thủy tinh) 2 Khoáng vật corundumBi nghiền oxit nhôm thô (oxit nhôm)Chi tiết máy zirconia Corundum sau gia công3Phân loạiVật liệu ceramic: - Truyền thống (traditional ceramics) - Kỹ thuật (industrial ceramics) Vật liệu ceramic kỹ thuật: - Cấu trúc/kết cấu (structural ceramics) - Chức năng (functional ceramics) Cấu trúc phổ biến nhất của functional ceramics là PEROVSKITE! 4Lịch sử phát hiện perovskite Cấu trúc perovskite Tính chất của các perovskite Các phương pháp sản xuấtCác nghiên cứu và ứng dụng quan trọng 5• Perovskite là tên gọi chung của các vật liệu có cấu trúctương tự khoáng vật CaTiO3• Khoáng perovskite được nghiên cứu và phát hiện lầnđầu tiên ở vùng núi Uran của Nga bởi Gustav Rose vàonăm 1839 và được đặt tên theo nhà khoáng vật học L.APerovski (1792-1856)• Có trong rất nhiều dạng khoáng vật tự nhiên ở cácvùng núi ở Uran và Thụy Sĩ, …• Cấu trúc được quan tâm nghiên cứu do sự đa dạng vềtính chất ở các nhiệt độ khác nhau.• Perovskite là trái tim của vật lý chất rắn (nhà vật lýngười Ấn Độ Rao) 6 - Cubic SrTiO3 0,1 0,1 1/2 1/2 0,1 B site 1/2 0,1 0,1 Oxygen 0,1 A site 1/2 0,1 1/2 0,1(a) (b) ABO3 - SrTiO3 (c) 7 - Cubic SrTiO3 Ti OBát diện BO6 (TiO6)Số phối trí của B (Ti): 6 Sr (tại lỗ hổng bát diện) Số phối trí của A (Sr): 12ABO3 Æ rA ~ rO, rA > rB , tổng điện tích cation A và B = 6 8 - Đơn giản và phức tạp-Đơn giản: ABO3 Loại Hóa trị Ví dụ A Hóa trị Ví dụ B Hợp chất ABO3perovskite cation A cation B 2, 4- 2 Ba2+, Ca2+, 4 Ti4+, Mn4+, CaTiO3, BaTiO3, Phổ biến, Mg2+, Zn2+, Ce4+, Sn4+, SrMnO3, PbZrO3,quan trọng Cd2+, Ni2+, Zr4+ PbTiO3 nhất Sr2+, Pb2+ Vật liệu sắt điện 3, 3- 3 La3+, Y3+, 3 Sc3+, Fe3+, LaNiO3, YFeO3, Gd3+, Nd3+, Ga3+, Ni3+, LaAlO3 Bi3+ Fe3+, 1, 5- 1 K+ , Na+ 5 Mn5+, Nb5+, KNbO3, KTaO3Quan trọng Ta5+ Vật liệu hỏa điện thứ hai và quang điện -Phức tạp: A: 2+, B: hỗn hợp vài cation có tổng hóa trị 4 -Vd: (3+ + 5+)/2=4+; (1x2+ +2x5+)/3=4+ 9 Phức tạp: hợp chất 1/2:1/2 và 1/3:2/3-Hợp chất 1/2:1/2: A2B’B”O6 hoặc AB’1/2B”1/2O3Loại ½: Hóa Hóa Ví dụ B’ Hóa Ví dụ Hợp chất ½ trị A trị B’ trị B” B” 3,5 2 3 Sc, Nd, La, 5 Nb, Ta Pb2ScTaO6, Y, Gd, In Ba2YTaO6 2,6 2 2 Co, Sr, Mg 6 W Pb2CoWO6 1,7 2 1 Na, K 7 Os Ba2NaOsO6 Pb2ScTaO6 10 Phức tạp: hợp chất 1/2:1/2 và 1/3:2/3-Hợp chất 1/3:2/3: A3B’B”2O9 hoặc AB’1/3B”2/3O3-Thường 2+ (Zn, Mg), 5+ (Nb, Ta): Ba3MgTa2O9, Pb3MgTa2O9 Pb Zn Ta Pb3ZnTa2 O9 11- Cubic SrTiO3 TiO6 A quá nhỏ: bát diện BO6 bị nghiêngNếu A quá nhỏhay quá lớnhơn kích thước A quá lớn: liên kết Ti-O bịlỗ hổng, điều kéo dãn, Ti bị lệch khỏi vị trígì sẽ xảy ra? ...