稀土铕离子掺杂对拟薄水铝石晶体结构和相变的影响

摘要

研究了Eu3+离子对拟薄水铝石高温相变及微结构的影响。XRD及热分析结果表明,拟薄水铝石在560,882及1224℃分别经历-γAlOOH→-γAl2O3,γ-Al2O3→-θAl2O3和-θAl2O3→-αAl2O3相变。Eu3+掺杂后-γAlOOH→-γAl2O3相变温度不变,-γAl2O3→-θAl2O3和-θAl2O3→-αAl2O3相变温度分别提高到1054和1237℃。晶胞体积增大及衍射峰2θ值减小说明Eu3+离子以部分离子取代的形式进入-γAl2O3及-θAl2O3晶格。Eu3+离子进入晶格抑制了γ-Al2O3及-θAl2O3晶粒生长速率。-θAl2O3→-αAl2O3相变过程中Eu3+离子随Al3+一起迁移,并与Al3+离子及O2-离子形成了一个新生化合物相EuAl12O19。分析认为,该化合物在-αAl2O3晶界间存在,阻碍了-θAl2O3→-αAl2O3相转变过程中离子扩散速率,使-θAl2O3→-αAl2O3相变活化能由822.0提高到1063.15 kJ.mol-1。Eu3+离子掺杂使-θAl2O3→-αAl2O3相变过程由形核控制转变为表面扩散控制。