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以C6H8O7·H2O(A.R.)、Mn(CH3COO)2·4H2O(A.R.)以及LiOH·H2O(A.R.)为原料,通过低温固相法合成尖晶石相LiMn2O4的前驱体,然后通过煅烧制备了尖晶石相纳米LiMn2O4颗粒。系统研究了不同的工艺条件对尖晶石相LiMn2O4结构及晶型的影响,发现在500-650℃范围内均可以得到纯尖晶石相LiMn2O4产物,而在750℃以上则明显有杂质相Mn2O3出现。这可能是因为在高的升温速率下,前驱体的分解经过了亚稳态的中间相产物Li2CO3的过程,750℃生成杂质相Mn2O3可能是因为Li2CO3的挥发所致,而在500-650℃时无杂质相Mn2O3生成,可能是由于温度没有达到Li2CO3的熔点,Li2CO3不存在挥发,和杂质相Mn2O3以及空气中的氧气发生了化合反应的缘故。研究表明高温煅烧更有利于提高尖晶石相LiMn2O4的性能,为了进一步优化低温固相法的制备工艺,对前驱体进行先低温煅烧然后再高温煅烧的二次煅烧工艺,发现经过二次煅烧后尖晶石相LiMn2O4的结构及晶型更好,这可能是先低温预煅烧,避免了Li元素的损失租杂质相Mn2O3的生成,而高温时的二次煅烧,又进一步完善了尖晶石相LiMn2O4结构的原因。 在不同温度下对前驱体煅烧获得的尖晶石相LiMn2O4纳米颗粒尺寸的变化规律分析可得,随着煅烧温度的提高,尖晶石相LiMn2O4纳米颗粒尺寸增大,尖晶石相LiMn2O4纳米颗粒生长活化能Ea为16.26KJ/mol。研究表明,当温度煅烧一定时,随着煅烧时间的延长,尖晶石相LiMn2O4纳米颗粒生长过程分为形核、均匀长大,异常长大和均匀化四个阶段进行。研究在550℃和650℃温度下尖晶石相LiMn2O4纳米颗粒的生长与煅烧时间的规律,发现尖晶石相LiMn2O4纳米颗粒生长分为两个阶段进行,即快速生长期和慢速生长期,并符合G-M晶粒长大模型,其动力学方程为(dt-d0/dt)v=βexp(-(Eα/RT))t/T。当煅烧温度为550℃和650℃时,尖晶石相LiMn2O4纳米颗粒的快速生长期的v值分别为3.71和3.34,尖晶石相LiMn2O4纳米颗粒的慢速生长期的v值分别为2.23和2.17。因此,尖晶石相LiMn2O4纳米颗粒的快速生长