图1 是镱硅摩尔比分别为0.75、0.85、0.95、1.40、1.90 投料条件下,在250 ℃反应60 h 后所得产物粉体的XRD 图。由物相分析结果可知,当镱硅比低于1 时,产物成分以焦硅酸镱Yb2Si2O7为主。镱硅比为0.75 时,24 °和25 °之间存在三个杂峰;将镱硅比提高至0.85,杂峰强度明显降低,当镱硅比为0.95 时,杂峰完全消除,产物粉体为纯相的Yb2Si2O7,并且结晶程度也比较高,即在反应物前驱体中硅源的加入量略高于Yb2Si2O7 镱硅比1:1 条件下,水热反应即可生成焦硅酸镱Yb2Si2O7。这是因为在弱酸性水热反应条件下,更适合Yb3-离子稳定的存在,硅比镱在酸性溶液中活化的比例偏低,因此,需要投入较多的硅,使反应体系中有足够的硅元素,才能促进反应的正向进行。当镱硅比升至1.40 时,产物的XRD图谱中开始出现单硅酸镱Yb2SiO5 的衍射峰,此时,产物中同时存在Yb2Si2O7 和Yb2SiO5,两种物相竞争生长。当镱硅比升至1.90 时,此时镱硅比略低于单硅酸镱Yb2SiO5 的理论比2:1,产物最终全部转化为纯相的单硅酸镱Yb2SiO5,XRD 谱图中特征峰尖锐、半缝宽比较窄,说明晶粒发育完整。
由于焦硅酸镱和单硅酸镱合成方法类似,主要区别在于原材料配比的不同,因此,可固定镱硅比例为0.95,考察不同水热条件对合成焦硅酸镱Yb2Si2O7 粉体的影响。
图1不同镱硅比条件下产物的XRD
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