[發明專利]一種制備高純度六硼化鋇的方法

有效

• 申請號: 202210106186.3
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114538458B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 楊新宇;鄧陳輝;王可;張久興;王衍;羅時峰
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C01B35/04
• 分類號: C01B35/04
• 代理公司: 北京山允知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11741
• 代理人: 胡冰

本發明提供一種制備BaBsubgt;6/subgt;的方法，包括步驟：(1)將純度為99％以上的鋇顆粒置于有機溶劑中清洗；(2)將步驟(1)清洗后的鋇顆粒置于球磨罐中在惰性氛圍下球磨使鋇顆粒趨于球形；(3)將步驟(2)得到的球形的鋇顆粒通過真空感應熔煉甩帶機制備成金屬片；(4)將步驟(3)制備的鋇金屬片與硼粉按照摩爾比1:6在惰性氛圍球磨不少于2h，使得粉末充分混合；(5)將步驟(4)混合的粉末在手套箱中裝入梯度石墨模具中，將所述的石墨模具置于放電等離子燒結爐中，在真空環境和1450～1600℃的溫度下進行加熱并保溫50～90min合成獲得BaBsubgt;6/subgt;。根據本發明所述的方法簡單、快捷、量多，所得到的BaBsubgt;6/subgt;產品純度高。

技術領域

本發明涉及材料制備領域，具體是一種制備高純六硼化鋇的方法。

背景技術

堿土金屬硼化物(MB₆)陶瓷材料屬難熔的金屬無氧型化合物，其具有簡單立方晶體結構，其中金屬原子位于(0,0,0)晶位，B原子位于(0.5,0.5,x)晶位，這種結構使得堿土金屬硼化物具有高熔點、高強度和化學穩定性高的特點，其中許多還具有特殊的功能性，如低的電子功函數、比電阻恒定、在一定溫度范圍內熱膨脹值為零、不同類型的磁序以及高的中子吸收系數等。這些優異性能決定其在現代技術各種器件組元中有廣泛的應用前景，特別是BaB₆材料加入到LaB₆陰極中能夠改善其性能，然而目前關于制備BaB₆的技術很少，主要由于BaO屬于高毒類，危害環境及身體健康。中國專利CN200610053497.9公開了一種納米六硼化物的合成方法，以堿土金屬Ba的氯化物為原料，以NaBH₄或KBH₄為還原劑反應制備BaB₆。然而該方法反應時間長，需要數小時，并且參與反應的元素過多，最終反應產物雜質含量高；因此迫切需要開發一種無危害的高純BaB₆制備技術。

發明內容

本發明的目的在于解決現有BaB₆制備難題，提供一種無危害的制備高純BaB₆的方法。

本發明具體提供了一種制備BaB₆的方法，包括以下步驟：

(1)將純度為99％以上的鋇顆粒置于有機溶劑中清洗；

(2)將步驟(1)清洗后的鋇顆粒置于球磨罐中在惰性氛圍下球磨使鋇顆粒趨于球形；

(3)將步驟(2)得到的球形的鋇顆粒通過真空感應熔煉甩帶機制備成金屬片；

(4)將步驟(3)制備的鋇金屬片與硼粉按照摩爾比1:6在惰性氛圍球磨不少于2h，使得粉末充分混合；

(5)將步驟(4)混合的粉末在手套箱中裝入梯度石墨模具中，將所述的石墨模具置于放電等離子燒結爐中，在真空環境和1450℃～1600℃的溫度下進行加熱并保溫50～90min合成獲得BaB₆。

在步驟(1)中，采用有機溶劑清洗是為了去除鋇顆粒表面的防氧化油脂。所述有機溶劑可以為本領域通常使用的那些，例如選自芳烴，如甲苯、二甲苯、甲苯等；脂肪烴，如戊烷、己烷、辛烷等；環烷烴，如環丙烷、環丁烷、環戊烷、環己烷等酮，例如丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮；優選為己烷。

優選地，所述鋇顆粒的直徑為5mm以上，更優選5～20mm。

由于金屬鋇的延展性較好，直接球磨難以制成粉末狀，如果將鋇顆粒直接與硼粉混合，難以混合均勻，導致最終的產品存在較多的單質雜質殘留。

在步驟(2)中，鋇顆粒在球磨后會趨于球形，球形顆粒在做甩帶過程中不會因為棱角在石英管中產生堆積。

在步驟(2)中，球磨條件為：球料比為5～20:1，球磨時間為2～8h，無需助劑。