季戊四醇—新戊二醇二元体系结构相变研究

发布时间：2020-07-14 07:55

【摘要】：多元醇有机相变储能材料作为固-固相变材料的一个重要分支,因其相变温度低、可调性范围广等优点而备受关注。本文利用金刚石对顶砧高压装置结合室内X射线四圆单晶衍射仪和拉曼光谱仪等手段对季戊四醇和新戊二醇两种典型有机多元醇晶体的相变过程进行了系统研究,另外也研究了季戊四醇-新戊二醇二元体系的高温相变过程。首先,利用高压拉曼光谱实验和高压单晶X射线衍射实验研究了季戊四醇单晶体在高压下的结构相变过程。实验结果表明,季戊四醇在2.8 GPa时发生了相变,由体心四方结构转变为体心正交结构,这比文献中报道的4.6 GPa低1.8 GPa。其次,对新戊二醇单晶体进行了高压拉曼光谱实验,对新戊二醇粉晶进行了高压X射线衍射实验。实验结果表明,在1.1 GPa～1.3 GPa范围内和3.0 GPa～3.2 GPa范围内均出现相转变的迹象,说明在这两个压力范围内,新戊二醇发生了结构相变。最后,利用X射线四圆单晶衍射仪对季戊四醇-新戊二醇二元体系的高温相进行了表征。实验结果表明,其二元体系高温相中出现了大量簇状的季戊四醇孪晶和针状的新戊二醇倒反孪晶,同时包括季戊四醇高温相,此高温相为转动无序和振动无序的体心四方结构,并非传统观点认为的面心立方结构。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34
【图文】：

压机,高压物理学,底座

燕山大学工学硕士学位论文第 2 章实验设备及原理介绍2.1 高压装置-金刚石对顶砧在 20 世纪六十年代，高压产生装置在经历了不断改进之后，出现了金刚石对实验装置，使得高压物理学研究领域得到了爆发式的发展。图 2-1 为常见的几种金刚石对顶砧装置，a 为金刚石对顶砧压机的主体-对顶砧为铍铜合金材质的金刚石对顶砧压机，主要用作磁性材料的高压研究，c 为带oehler 型底座的 Almax Plate 型压机[65, 66]，d 为带有 Boehler 型底座的 Merrill-Bass的金刚石对顶砧压机[67, 68]，e 为最常见的对称型金刚石对顶砧压机。无论何种类压机，其主体都是内部的如图 a 所示的金刚石对顶砧。

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第 2 章实验设备及原理介绍Almax Plate 型压机。目前对称型金刚石对顶砧压机主要包含以下几个部分，这几个部件的设计和引入，使得其能够达到的压力有了质的突破。（1）金刚石压砧及相关部件金刚石压砧一般选用宝石级别的单晶金刚石，透光率要足够高同时荧光背景要尽量低。根据目标压力大小的不同，砧面直径选择也不尽相同。通常情况下，针对表征手段的不同，金刚石的类型选择也是有差异的，对样品进行 X 射线原位表征时，需要选择高透光率的 I 型金刚石顶砧来降低顶砧对样品信号的衰减；当对样品进行光谱原位表征时，就需要低荧光背景的 IIa 型金刚石顶砧来降低金刚石顶砧的不必要的荧光信号的干扰[71, 72]。

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图 2-3 高压样品封装示意图此外，加压过程中，砧面四周的垫片受到挤压产生隆起，这对金刚石也会起到一定的保护作用，同时也避免了在加压过程中砧面与样品的直接接触，样品受到的压力更加均匀，便于各种原位表征。目前多用金属垫片作为密封垫片，如不锈钢片（T301）、铼片、钨片等。在实际操作中，要根据具体的试验需求选择不同的密封垫片，例如，在高温高压等试验中多采用铼片这类高温稳定性好的材料，一般情况下，多采用经济的 T301 不锈钢片[74-78]。（3）传压介质金刚石对顶砧装置在对样品进行加压时，施加在样品上的压力不均匀是在所难免的，这在很大程度上对样品性质的表征造成了很大的困难。为了给试样创造一个相对稳定的静水压环境，需要在样品腔内部添加压力传输介质，即传压介质。传压介质需有如下特点：（a）在加压过程中粘滞性低；（b）具有化学惰性，自身稳定性好；（c）压缩率为零；（d）易于操作，安全无毒；（f）经济实惠，易于获得等。

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