[發明專利]一種亞穩態稀土鎳基鈣鈦礦氧化物粉體材料的合成方法

有效

• 申請號: 201811527041.0
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109503165B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 陳吉堃;李子昂;張秀蘭;姜勇
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/626
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種亞穩態稀土鎳基鈣鈦礦氧化物粉體材料的合成方法，其特征在于，使用熔點低于所生長的鎳基鈣鈦礦氧化物且在一個以上特定晶面與之具有匹配關系的化合物粉體材料作為具有異質籽晶與助熔劑雙重作用的添加劑；將添加劑與稀土鎳基鈣鈦礦材料反應前驅體材料按1:1混合，并通過設定的氣氛下共同進行兩個溫度下的熱處理反應；第一段熱處理反應中所使用的溫度介于添加劑與含有稀土、鎳元素的反應前驅體熔點之間，處于液相的添加劑的將含有稀土元素與鎳元素的兩種反應前驅體化合物的熔解并使之充分混合；第二段熱處理反應的溫度小于等于添加劑熔點，稀土與鎳元素在處于固相的添加劑材料特定晶面上發生共格作用并發生非均勻形核生長，從而降低亞穩態稀土鎳基鈣鈦礦化合物材料的正向合成吉布斯自由能，并實現亞穩態稀土鎳基鈣鈦礦化合物粉體材料的高效合成；

所述添加劑須具有以下兩種特點：1)添加劑材料的熔點低于所生長的鎳基鈣鈦礦氧化物熔點，并在高溫液態下可熔解含有稀土以及鎳元素的兩種前驅體材料從而促使其在添加劑熔體中的充分混合；2)添加劑固相材料在一個以上特定晶面與所述非均勻形核生長具有匹配性，可實現稀土鎳基鈣鈦礦材料在特定晶面上非均勻形核生長；所述添加劑材料為堿金屬鹵化物，包括氯化鉀(KCl)、碘化鈉(NaI)、氟化銫(CsF)、碘化銫(CsI)、溴化鈉(NaBr)。

2.如權利要求1所述的一種亞穩態稀土鎳基鈣鈦礦氧化物粉體材料的合成方法，其特征在于，所述稀土鎳基鈣鈦礦氧化物材料的晶體結構為ABO₃的鈣鈦礦結構ReNiO₃：Re位為單一稀土元素或多種稀土元素的組合，包括鏑(Dy)、鉺(Er)、鐿(Yb)、釤(Re＝Sm)、釹(Re＝Nd)、銪(Re＝Eu)、鐠(Re＝Pr)、釤釹Re＝Sm_xNd_1-x，0x1、釤鐠Re＝Sm_xPr_1-x，0x1、銪釹Re＝Eu_xNd_1-x，0x1；銪鐠Re＝Eu_xPr_1-x，0x1；鎳元素(Ni)占據鈣鈦礦結構中的B位；所述稀土鎳基鈣鈦礦氧化物材料在常壓下具有正的吉布斯形成自由能而處于熱力學非穩態，因此不能通過常規固相反應合成。

3.如權利要求1所述的一種亞穩態稀土鎳基鈣鈦礦氧化物粉體材料的合成方法，其特征在于，所述稀土鎳基鈣鈦礦材料反應前驅體材料包括含有所涉及稀土元素、鎳元素的氧化物、硝酸鹽、醋酸鹽、氯化鹽，包括ReO、Re(NO₃)₂、NiO、Ni(CH₃COO)₂。

4.如權利要求1所述的一種亞穩態稀土鎳基鈣鈦礦氧化物粉體材料的合成方法，其特征在于，所述熱處理過程包括綜合使用兩個不同溫度下的熱處理過程：1)首先，在溫度高于添加劑材料熔點且低于稀土鎳基鈣鈦礦材料反應前驅體材料熔點的高溫區進行熱處理，該過程通過使稀土鎳基鈣鈦礦材料反應前驅體在因熔化而處于液相狀態的添加劑材料中熔解并充分混合；2)此后，在溫度小于或等于添加劑熔點的低溫區進行熱處理，該過程使熔體中的稀土與鎳元素在處于固相的添加劑材料特定晶面上非均勻形核并生長，從而實現其粉體材料的合成；以上兩個熱處理過程均在氧氣氣氛下進行，氧氣壓力為2-1000000個大氣壓。