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采用酸蒸汽水热法制备了 Zr(W1.71Mo0.19V0.09)O6.95(OH)2·(H2O)2(A”)Zr(W1.54Mo0.38V0.08)O6.96(OH)2·(H2O)2(B”)、Zr(W1.34Mo0.58V0.08)O6.96(OH)2·(H2O)2(C”)和Zr(W1.15Mo0.77V0.07)O6.96(OH)2·(H2O)2(D”)四个多元素异价(W(Ⅵ)、V(Ⅴ)取代固溶体化合物(A”,B”,C”,D”)。粉末X射线衍射物相分析表明,这四个化合物为四方晶系,空间群为I41cd,都与ZrMo2O7(OH)2·(H2O)2为类质同晶化合物。结合热分析(DSC,TG-DTA)和X射线衍射物相分析(XRD),研究了上述四个化合物的变温相行为。研究表明,化合物A”,B”,C”,D”随着Mo含量的增加分别在185,181,177和173℃脱水生成多元素异价(W(Ⅵ)、V(Ⅴ))取代固溶体化合物Zr(W0.95-0.95xMo0.95xV0.05)2O7.95(x=0.1,0.2,0.3,0.4,分别表示为A’,B’,C’,D’),正交晶系;继续升高温度,A’,B’,C’,D’分别在540,535,526,523℃转化为立方相Zr(W0.95.0.95xMo0.95xV0.05)2O7.95(x=0.1,0.2,0.3,0.4,分别表示为A,B,C,D)。因此多元素异价(W(Ⅵ)、V(Ⅴ)取代固溶体化合物(A”,B”,C”,D”)可以作为前驱物,通过前驱物低温脱水,合成立方ZrW2O8结构类型多元素异价(Mo(Ⅵ)、V(Ⅴ)取代固溶体热收缩化合物。
在室温,立方Zr(W0.57Mo0.38V0.05)2O7.95和Zr(W0.665Mo0.285V0.05)2O7.95固溶体属于β-ZrW2O8结构类型;Zr(W0.76Mo0.19V0.05)2O7.95和Zr(Wo.855Mo0.095V0.05)2O7.95属于α-ZrW2O8结构类型。x=0.1到0.4固溶体的晶胞参数,随着Mo含量的增大而减小;X射线超晶格衍射峰310的相对强度I310/I210随着Mo含量的增大而逐渐减弱。这些性质都表现出α-Zr(W0.95-0.95xMo0.95xV0.05)2O7.95的取向有序度随着Mo含量的逐渐增加而逐渐减小。
本文利用粉末原位变温X射线衍射法精确测定了Zr(W0.855Mo0.095V0.05)2O7.95在室温到260℃温度区间的晶胞参数,计算出其α相的平均线热膨胀系数从-16.4×10-6℃-1(25-105℃)迅速转变为β相的-4.8×10.6℃-1(120-250℃)。通过对其特征衍射峰相对强度I310/I210随温度变化关系的数值拟合,外推出有序.无序相变(α-β)的相变温度在115℃。