废碱锰电池溶胶-凝胶法制备锰锌铁氧体的研究
随着工业化进程的日益加速和经济的高速增长，碱性锌锰电池的生产和消费大幅度上升，不仅造成了严重的环境污染，还造成了资源的浪费。由于废旧碱性锌锰电池中锰锌铁三种金属占了绝大部分，因此以废旧碱性锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体的研究倍受人们关注。以废旧碱性锌锰电池制备掺杂锰锌铁氧体，不仅保护了环境，还为制备高性能的锰锌铁氧体开启了一条新的工艺路线。
本研究了以硝酸溶解废旧碱性锌锰电池为原料，以酒石酸为凝胶剂，采用溶胶-凝胶法制备掺杂锰锌铁氧体。首先探讨了以酒石酸为凝胶剂，采用溶胶-凝胶法制各锰锌铁氧体的最佳工艺条件，并在最佳条件下掺杂改善其性能。在试验中，借助于DTA-TG、XRD、IR、TEM和VSM技术，对制备过程进行跟踪检测，并对锰锌铁氧体的微观结构和磁性能进行表征。
研究表明：以酒石酸为凝胶剂，采用溶胶-凝胶法制备锰锌铁氧体的最佳工艺条件为金属离子和酒石酸的比例为1：1.4(mol)，PH=5，凝胶煅烧时间为2h，煅烧温度为550℃；以酒石酸为凝胶剂优于以柠檬酸为凝胶剂溶胶-凝胶法制备出的Mn-zn铁氧体；Cu掺杂不仅没有改变Mn-Zn铁氧体的相结构，而且有利于尖晶石结构的形成；Cu掺杂后Mn-zn铁氧体的饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力的变化趋势基本相同，都是先增大后减小，最适宜的掺杂量为x=0.1；掺杂Ba对Mn-Zn铁氧体的微观结构和晶粒大小有很小的影响，但使其晶粒更均匀，团聚也更轻；掺杂Ba使Mn-Zn铁氧体的饱和磁化强度和剩余磁化强度降低，矫顽力在掺杂量为2.0mol％左右有最小值。
本研究在采用新的凝胶剂制备锰锌铁氧体的同时，还考虑了废旧碱性锌锰电池中的铜元素，使其资源得到充分利用。本研究不仅能为废旧碱性锌锰电池资源化的工业化生产提供有益的基础数据，而且也能为其它固体电子废弃物的资源化研究探索新的途径，具有较大的理论意义和良好的应用前景，对于环境保护意义重大，必将产生良好的社会经济效益。
废碱锰电池;锰锌铁氧体;溶胶凝胶法;掺杂;磁性能;电子废弃物
河南师范大学
硕士
应用化学
席国喜
2007
中文
X799.3;TM277.4
52
2007-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）