[發明專利]晶粒可控LaB6納米晶的固相反應制備方法

無效

• 申請號: 201310698131.7
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103848431A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 包黎紅;特古斯;偉偉
• 申請（專利權）人: 內蒙古師范大學
• 主分類號: C01B35/04
• 分類號: C01B35/04;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 呼和浩特北方科力專利代理有限公司 15100
• 代理人: 王社

技術領域

本發明涉及制備稀土硼化物納米粉末的方法，特別指一種晶粒可控LaB₆納米晶的固相反應制備方法。

技術背景

自1951年，美國的J.M.Lafferty發現LaB₆具有優異的電子發射特性后，開啟了稀土硼化物研究熱潮。研究的熱點主要集中在LaB₆二元稀土硼化物陰極。最近研究發現，LaB₆納米晶不僅具有優良的發射性能而且還具有其它獨特的性能如：吸收紅外光，包覆后的LaB₆@C-SiO₂納米晶具有殺菌等作用。因為晶粒度越小，會對其帶隙有直接影響，從而進一步影響其性能。LaB₆納米晶現已然成為研究熱點。目前LaB₆納米晶的制備主要都在高壓釜中進行的。該方法制備出的納米晶晶粒度為200nm左右，很難達到100納米以下，而且粉末制備量少。以價格低廉的La₂O₃作為稀土源，以B₄C或B₂O₃為硼源，以Mg為還原劑在高溫下才能合成出單相的LaB₆，但晶粒度均在微米級。因此，晶粒可控的LaB₆納米晶的制備已成為難題，這將直接影響到其應用和進一步研究。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種晶粒可控LaB₆納米晶的固相反應制備方法，這種方法可解決現有的LaB₆晶粒度大，出粉量少，晶粒度難控制等問題，并通過固相反應制備一種晶粒度從20nm至400nm可控的LaB₆納米晶。本方法能通過反應溫度及時間來控制晶粒度的大小，且能降低制備成本，有利于大規模工業生產和應用。

為解決上述技術問題，本發明所提供的晶粒可控LaB₆納米晶的固相反應制備方法，包括以下幾個步驟：

(1)將純度為99.9％的La₂O₃與純度為99.99％的NaBH₄粉末按1∶11-13的化學配比放入瑪瑙研缽中，研磨半個小時直至混和均勻；

(2)將混合均勻后的粉末裝入石英管中，真空抽至1-4Pa后將粉末放入退火爐中進行固相反應，退火爐升溫速率為2-5℃/每分鐘，固相反應溫度分別為1000℃、1100℃、1150℃和1200℃，固相反應時間為2～6小時；

(3)將固相反應后的粉末以純度為36％的鹽酸和蒸餾水的體積比為1∶1-2的混合溶液進行2-3次清洗，再進行離心；

本制備方法的化學原料為La₂O₃和NaBH₄，并且化學配比為1∶11-13。

本發明的優點：與現有的以La₂O₃為原料的制備方法相比較，本方法制備出的晶粒可控LaB₆納米晶的最小晶粒度達到20納米，具有表面活性高，熔點低，容易吸收紅外光等特點。作為多功能陶瓷粉末有很廣的應用前景。

附圖說明

圖1、不同反應溫度下的LaB₆未清洗樣品XRD圖譜

圖2、不同反應溫度下的LaB₆清洗樣品XRD圖譜

圖3、反應溫度為1000℃樣品SEM照片

圖4、反應溫度為1200℃樣品SEM照片

以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明，但是本發明的保護范圍不限于下述實施例。

具體實施方式

實施例

(1)將1克純度為99.9％的La₂O₃與1.39克純度為99.99％的NaBH₄粉末按1∶12的化學配比放入瑪瑙研缽中，研磨半個小時直至混和均勻。

(2)將混合均勻后的粉末裝入石英管中，真空抽至2Pa后將粉末放入退火爐中進行固相反應。退火爐升溫速率為3℃/每分鐘。固相反應溫度分別為1000℃，1100℃，1150℃和1200℃，固相反應時間為2小時。

(3)將固相反應后的粉末以鹽酸(純度為36％)和蒸餾水比例為1∶1的混合溶液進行2次清洗，在進行離心。

從圖1可看出，原料粉末在反應溫度為1000℃保溫2小時后初步形成了LaB₆的主相及LaBO₃的第二相。但反應溫度繼續升高至1100℃，1150℃和1200℃時，均形成了LaB₆的主相及圖LaBO₃的第二相。圖2為清洗后的LaB₆粉末XRD圖譜。從圖中可看出，經過清洗后所有第二相全部消失，得到單相的LaB₆粉末。圖3為清洗后的反應溫度為1000℃下的粉末電鏡照片，從圖中可看出粉末平均粒徑達到了20納米，充分說明了該方法制備出了LaB₆納米晶。圖4清洗后的反應溫度為1200℃下的粉末電鏡照片，從圖中可看出粉末平均粒徑達到了400納米，充分說明了該方法通過調節溫度完全可達到對晶粒度的可控制備。