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Please use this identifier to cite or link to this item: http://ntour.ntou.edu.tw:8080/ir/handle/987654321/48142

Title: Bi2O3高溫相之安定化研究
Authors: 張鈺雪
李丕耀
Contributors: 國立臺灣海洋大學:光電與材料科技學系
Date: 2017-05
Issue Date: 2018-08-14T02:51:41Z
Publisher: 粉體及粉末冶金會刊
Abstract: 摘要: 本研究利用機械合金法製備常溫穩定的δ- Bi2O3相,並探討其形成原因。實驗是依據(Bi2O3)100-x(Ta)x (x = 5, 20)與(Bi2O3)100-x(Ta2O5)x (x = 5, 20) 組成在α-Bi2O3內摻雜Ta及Ta2O5,並對此等混合粉末分別在有氧的大氣環境與無氧的手套箱中進行高能量球磨處理後,以X-光繞射分析、掃描式電$子顯微鏡(SEM)與熱差掃描熱分析(DSC)來檢測合成之Bi2O3基球磨粉末的結構、相變化與特性。
實驗結果顯示,在有氧環境下(大氣氣氛下,21% O2)摻雜5 wt % Ta2O5 之α-Bi2O3粉末於不同球磨時間形成之新結晶相,依序為β-Bi7.8Ta0.2O12.2  δ-Bi2O3,而摻雜20 wt % Ta2O5 之α-Bi2O3球磨粉末形成之新結晶相,依序為β-Bi7.8Ta0.2O12.2  δ-Bi2O3 δ-Bi3TaO7;在無氧之手套箱環境下摻雜5 wt % Ta之α-Bi2O3粉末於不同球磨時間形成之新結晶相為β-Bi7.8Ta0.2O12.2 ,而摻雜20 wt % Ta之α-Bi2O3球磨粉末形成之新結晶相為δ-Bi3TaO7與Bi。
Ta2O5氧化物的添加,有助於α-Bi2O3形成β-Bi7.8Ta0.2O12.2、δ-Bi2O3、δ-Bi3TaO7等在常溫無法穩定存在的高溫相,藉由增加球磨時間或提高氧化鉭添加量亦有助於使α-Bi2O3轉變為δ-Bi2O3或β-Bi2O3。又球磨環境中的氧是有助於α-Bi2O3 β-Bi7.8Ta0.2O12.2 相變化的進行;在有氧與無氧環境下,添加Ta過渡金屬可使α-Bi2O3在短時間內不僅形成在常溫無法穩定存在的高溫相β-Bi7.8Ta0.2O12.2、δ-Bi2O3及δ-Bi3TaO7,也能還原出Bi金屬元素;又無論是在有氧或無氧環境下,增加鉭或氧化鉭的摻雜量,均可縮短形成δ-Bi2O3或 δ-Bi3TaO7相所需的球磨時間。另從形成之新結晶相的出現次序為β-Bi7.8Ta0.2O12.2  δ-Bi2O3 δ-Bi3TaO7可推斷,各相之穩定度是δ-Bi3TaO7>δ-Bi2O3>β-Bi7.8Ta0.2O12.2,而β-Bi7.8Ta0.2O12.2在球磨初始階段就形成的原因在於此時僅有少量的Ta 或Ta+5離子能進入α-Bi2O3晶格中置換Bi+3離子,因此只能形成Ta含量少的β-Bi7.8Ta0.2O12.2結晶相,而隨著球磨時間的增加,能進入α-Bi2O3晶格中置換Bi離子的Ta 或Ta+5離子含量也增多,形成的新結晶相也轉為具較高Ta組成比的δ-Bi3TaO7與δ-Bi2O3,另外與Ta+5比較, Ta比Ta+5擁有較高的還原能力將α-Bi2O3中的Bi離子還原成Bi元素。
URI: http://ntour.ntou.edu.tw:8080/ir/handle/987654321/48142
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