[發明專利]一種Se摻雜四方相Sr2

有效

• 申請號: 202110686872.8
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113385682B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 溫翠蓮;彭建邦;薩百晟;陳自強;劉堡鈺;錢嘉敏
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F9/04;B22F3/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 吳姍姍;蔡學俊

本發明屬于合金材料技術領域，具體涉及一種Se摻雜四方相Sr₂Bi材料及其制備方法。將Sr、Bi和Se粉末混合均勻后放入條形石英管中；將石英管升溫至粉末熔化成熔融液體，將得到的熔融液體倒入加熱漏包中，液體由漏包底部的小孔流入到噴嘴處霧化區域；高速噴出霧化氣體，將噴嘴霧化區域流出的熔融液體沖擊破碎成小顆粒的液滴，液滴急速冷卻凝固后掉入到收集室中；將收集室中收集的粉末與將洗凈的磨球球磨，將球磨后得到的粉末壓塊，得到Se摻雜四方相Sr₂Bi試樣。本發明獲得的Se摻雜四方相Sr₂Bi材料晶粒顯著提高材料的電導率，尺寸細小，均勻，樣品純度高，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于合金材料技術領域，具體涉及一種Se摻雜四方相Sr₂Bi材料及其制備方法。

背景技術

堿土金屬化合物是一種無毒的環境友好型的化合物，并且堿土金屬元素在地殼中含量豐富，所以受到研究者們的廣泛研究。Sr₂Bi，是由Sr和Bi元素組成，能循環利用，對地球無污染，是一種新型環境友好的合金材料。Sr是堿土金屬中豐度第二小的元素，在自然界主要以化合態存在。Sr的化學性質活潑，加熱到熔點（769 ℃）時可以燃燒，可用于制造合金、光電管、照明燈等。Bi為銀白色至粉紅色的金屬，質脆易粉碎，Bi的化學性質較穩定，在室溫下不與氧氣或水反應，在自然界中以游離金屬和礦物的形式存在。傳統制備方法沒法得到純度較高的Sr₂Bi，而且會同時生成Sr₅Bi3、Sr₂Bi₃、SrBi₂等化合物，還會伴隨著不同Sr₂Bi的相生成。通過查閱文獻，不管是實驗制備分析或是理論計算都表明Sr₂Bi的四方相屬于穩定相。本文采用快速凝固法，操作簡便，反應溫度較低，并且可以精準的控制Sr、Bi的原子比、成分可控，合成純度高四方相Sr₂Bi化合物。

從材料的組成來講，對合金進行摻雜是提高材料性能的有效途徑。對合金材料摻雜的研究一直是材料研究的熱點，摻雜是在材料的晶體結構中引入適當的短程無序而不改變晶格的長程有序。這種改變對于波長較長的載流子不會產生較強的散射，使得遷移率不發生明顯變化而提高材料的電導率。費米能級對于材料的電性能有著強烈的影響，而費米能級的高低主要由載流子濃度決定。摻雜適當元素，可以有效調節載流子濃度，進而優化材料的電性能。

Se具有較大的電負性，即較強的吸電子能力。有研究表明，在合金中摻入Se可以會增加載流子濃度，導致電導率增大。Se摻雜對材料的載流子遷移率影響非常明顯，隨Se摻雜量的增加載流子遷移率大幅下降，說明Se摻雜時引入的晶格缺陷對載流子的散射作用較強。本發明采用快速凝固法制備四方相Sr₂Bi，通過摻雜Se提高四方相Sr₂Bi的材料性能。目前，對Se摻雜四方相Sr₂Bi材料的制備研究還沒被報道過。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以獲得純度高、晶粒細小均勻的Se摻雜四方相Sr₂Bi材料及其制備方法。

為解決上述傳統制備方法沒法得到純度較高的Sr₂Bi，Sr、Bi的原子比、成分不可控問題，本發明采取以下技術方案：

一種Se摻雜四方相Sr₂Bi材料的制備方法，將Sr、Bi和Se粉末混合均勻，加熱熔化成熔融液體，將得到的熔融液體通過霧化方法沖擊破碎成小顆粒的液滴，液滴急速冷卻凝固收集到粉末，再將粉末與磨球球磨，球磨后得到的粉末壓塊，得到Se摻雜四方相Sr₂Bi材料。

進一步地，具體步驟包括：

（1）稱取Sr、Bi和Se粉末，并將得到的粉末混合均勻后放入條形石英管中；