[發(fā)明專利]一種負(fù)熱膨脹稀土鎢酸鹽Sc2W3O12材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110417767.0
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102826606A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程曉農(nóng);朱君君;楊娟
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: C01G41/00
• 分類號: C01G41/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及負(fù)熱膨脹材料，特指一種負(fù)熱膨脹稀土鎢酸鹽材料Sc₂W₃O₁₂的制備方法，該種材料可通過摻雜或與其它材料復(fù)合成為低熱膨脹或零膨脹材料，從而可在光學(xué)、電子學(xué)、光纖通訊系統(tǒng)等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。

背景技術(shù)

自從1995年Sleight等人首次報(bào)道了負(fù)熱膨脹（neggative?thermal?expansion，簡稱NTE）材料ZrW₂O₈之后，該類材料就受到了各界廣泛的關(guān)注；NTE?材料除了各向同性的AM₂O₈系列和AM₂O₇系列外，最重要的一類化合物就是各向異性的A₂M₃O₁₂系列材料，其具有NTE性能響應(yīng)溫度范圍寬、高3價離子傳導(dǎo)及成分靈活多變等特點(diǎn)；早在20世紀(jì)六、七十年代，對分子式為A₂M₃O₁₂型的三價金屬鎢（鉬）酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)、熒光效應(yīng)、壓電、鐵電和鐵彈性就進(jìn)行過大量的研究，而只是在近幾年才發(fā)現(xiàn)其中某些化合物具有NTE效應(yīng)；其中Sc₂W₃O₁₂是典型的A₂M₃O₁₂型稀土鎢酸鹽NTE材料，在很寬的溫度范圍(至少-263～927℃)具有NTE效應(yīng)，其NTE效應(yīng)可能持續(xù)到其熔點(diǎn)(～1640℃)，熱膨脹系數(shù)為-6~-11×10^-6℃^-1（室溫~800℃），而其相變溫度是-263℃，相變壓力約為2.7GPa；因此基于上述特性，近年來對于Sc₂W₃O₁₂系列材料的研究備受關(guān)注，制備Sc₂W₃O₁₂的傳統(tǒng)方法是固相法，反應(yīng)溫度高（1100℃），反應(yīng)時間長（＞24h），并且由于WO₃在高溫時揮發(fā)會影響最終產(chǎn)物純度（Evans?J?S?O,?Mary?T?A,?Sleight?A?W.?Journal?of?Solid?State?Chemistry,?1998,137:148-160.），而濕化學(xué)法中的共沉淀法制備工藝，由于反應(yīng)在液相中，可以均勻進(jìn)行，獲得化學(xué)成分均一、顆粒細(xì)小、形貌可控的產(chǎn)物，從而可擴(kuò)大其實(shí)際應(yīng)用范圍，目前尚未見液相法合成Sc₂W₃O₁₂的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種負(fù)熱膨脹稀土鎢酸鹽材料Sc₂W₃O₁₂的制備工藝，其特點(diǎn)是采用濕化學(xué)法中的共沉淀工藝，制備出正交晶體結(jié)構(gòu)的Sc₂W₃O₁₂。

本發(fā)明以分析純的Sc₂O₃、濃鹽酸（36.5wt%）、鎢酸銨、PEG（聚乙二醇20000）為初級原料配制前驅(qū)體，其具體操作流程為：將Sc₂O₃溶于相比于化學(xué)計(jì)量過量的濃度為36.5%的HCl中，待完全溶解后置于烘箱中烘干以去除多余的HCl，將烘干后的ScC1₃溶于蒸餾水中配成0.5~1mol/L的ScCl₃溶液，將鎢酸銨配成0.05~0.1mol/L的溶液，為控制合成粉體的粒徑，本實(shí)驗(yàn)在配好的鎢酸銨溶液中加入鎢酸銨溶液質(zhì)量的0.3~0.5%的PEG作為分散劑，按Sc³⁺∶W⁶⁺=2∶3的摩爾比例將兩溶液混合反應(yīng)，溶液中立刻析出白色沉淀，利用磁力攪拌器于60~80℃攪拌2~4h后，用離心機(jī)進(jìn)行離心脫水，倒掉上層清液后反復(fù)洗滌、離心3次以除去多余Cl^-離子，然后將收集到的白色沉淀放入鼓風(fēng)干燥箱中于70~100℃干燥得到Sc₂W₃O₁₂的前驅(qū)體，將Sc₂W₃O₁₂前驅(qū)體用瑪瑙研缽研磨均勻后置于馬弗爐中在600~800℃的溫度下鍛燒2~4h得到Sc₂W₃O₁₂粉體。