[發明專利]一種棒狀Sc2W3O12負熱膨脹材料的制備方法

有效

• 申請號: 201110417769.X
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102745747A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 程曉農;朱君君;楊娟
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C01G41/00
• 分類號: C01G41/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及負熱膨脹材料，特別涉及一種棒狀Sc₂W₃O₁₂負熱膨脹材料的制備方法，采用水熱法低溫合成負熱膨脹化合物Sc₂W₃O₁₂，可直接得到結晶良好的產物，避免了通常合成工藝中的高溫處理。

背景技術

Sc₂W₃O₁₂是一種典型的負熱膨脹（negative?thermal?expansion，簡稱NTE）化合物材料，在很寬的溫度范圍(至少-263~927℃)存在NTE效應，并可能持續到其熔點(～1652℃)，而其相變溫度是-263℃，相變壓力約為2.7GPa，此外，Sc₂W₃O₁₂表現出獨特的電學性能；這些優良特性使該負熱膨脹材料既可以單獨使用，也可以用于制備復合材料，從而精確控制材料的體膨脹系數，其潛在的應用領域有光學、電子學、微電子、光線通訊系統及日常生活，但是負熱膨脹材料和正熱膨脹材料復合制成復合材料時容易引起局部應力集中，從而導致微裂紋的產生，影響其實際應用。為了降低應力集中，制備具有規則形狀的負熱膨脹材料具有十分重要的意義。

制備Sc₂W₃O₁₂的傳統方法是固相法，反應溫度高（1100℃），反應時間長（＞24h），并且由于WO₃在高溫時揮發會影響最終產物純度，產物形貌不規則（Evans?J?S?O,?Mary?T?A,?Sleight?A?W.?Journal?of?Solid?State?Chemistry,?1998,137:148-160.），而組成材料的形貌和顆粒尺寸等因素均會對最終產物的性能和應用有較大的影響，近年來，水熱法制備陶瓷粉體引起了廣泛的關注，這種方法的特點是反應物混合均勻，產物形貌可控，目前，未見水熱法制備棒狀Sc₂W₃O₁₂的報道。

發明內容

本發明的目的在于利用水熱法低溫合成NTE材料Sc₂W₃O₁₂，并通過加入硝酸溶液控制Sc₂W₃O₁₂的形貌。

一種NTE材料Sc₂W₃O₁₂的制備方法，其特征在于采用水熱法合成NTE材料Sc₂W₃O₁₂，所用原料為：Sc(NO₃)₃·xH₂O（分析純）、H₄₀N₁₀O₄₁W₁₂·xH₂O（化學純）、HNO₃（分析純）。??

制備工藝為：

（1）將硝酸鈧和鎢酸銨分別配制成0.5~1mol/L和0.05~0.1mol/L的水溶液，采用雙滴法將硝酸鈧和鎢酸銨兩種水溶液按Sc³⁺∶W⁶⁺摩爾比為2∶3混合，在不斷攪拌的條件下向混合溶液加入硝酸溶液調節pH=3~5，60~80℃攪拌均勻；

（2）然后將混合溶液轉入帶有聚四氟乙烯襯里的反應釜中，在150~180℃的溫度下密封加熱10~15h，反應完畢后，用離心機進行離心脫水，倒掉上層清液后反復洗滌、離心3次，再于80~110℃烘干，得到前驅體；

（3）將前驅體在馬弗爐中于540℃以上加熱后得最終產物Sc₂W₃O₁₂。

步驟1中攪拌溫度為60~80℃，攪拌時間2~4h為佳。

步驟3中熱處理溫度控制540~800℃，反應時間3~6h為佳。

本發明的優點在于利用水熱法在540~800℃的低溫條件下合成了NTE材料Sc₂W₃O₁₂，通過加入硝酸溶液來控制Sc₂W₃O₁₂的形貌，此法程序簡單，易于操作和工業化。

附圖說明