一种钴酸钡粉体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钴酸钡粉体的制备方法，该制备方法为:钡和钴的化合物在1000～1200℃的反应温度下,通过固相反应法制得所述钴酸钡粉体。本发明专利技术采用固相法制备钴酸钡粉体，采用固相反应，能够降低对设备的要求，降低成本，工艺简单，能够实现批量生产；在充分考虑固相反应过程中，物质在相界面上的反应和物质迁移两个过程，采用二次研磨的研磨方法，使的反应物粉末较细且使它们能达到充分混合，而且不易引入杂质，这样制备出的产物反应充分，物相均匀，稳定性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学化合物制备
，具体涉及一种钴酸钡粉体的制备方法。
技术介绍
BaCoO3-δ在最近几年引起了国内外广大科学工作者的密切关注,因为这种化合物具有新颖的电子结构和化学物理特性，具有广泛的应用前景，例如：巨磁阻、相分离、记忆效应、超导等等。该类材料事实上包含着一系列的化合物：2H-BaCoO3-δ(2.85<3-δ<3.0),7H(2.52<3-δ<2.575),12H(2.43<3-δ<2.49),15H(2.10<3-δ<2.23),以及立方相的BaCoO2.72,正交相的BaCoO2.63和BaCoO2.07,还有一个未指标化的BaCoO2.31,直至六方相的BaCoO2。对没有氧空位的理想六方2H-结构BaCo4+O3逐步进行还原，六方的h-[BaO3]将会被缺少有序性的立方c’-[BaO2]层所取代，导致六方相中沿着C轴连续的共面八面体链逐步被非连续的共角CoO4四面体所中断，形成氧原子化学计量数逐次降低的一系列的上述含氧空位BaCoO3-δ；最终的还原化合物为只有共角四面体[BaO2]层所组成的BaCoO2。对于BaCoO3、BaCoO3-δ以及BaCoO2，它们具有相类似的晶体对称性，随着氧含量的降低，除了使得局部的钴氧多面体发生结构扭曲，还会对金属离子的化学键产生影响，因此，通过合成工艺改变氧含量来对价态以及电子自旋状态进行调整，进而制备出具有独特电性、磁性等物理化学性质的化合物。近年来，对BaCoO3和BaCoO3-δ已有众多研究结果，但对BaCoO2的物理特性还所知甚少，原因是BaCoO2对空气非常敏感，在制备过程中极易被氧化，得到BaCoO3-δ，而不是最终的还原化合物BaCoO2。Schwingenschlögl等人应用密度泛函理论对BaCoO2的所有电子成键结构进行模拟计算,从而对其非磁性(NM),铁磁(FM)和反铁磁性(AFM)进行研究，结果发现,其结构自由度和长程磁有序之间存在着很强的相互作用。然而当应用自旋密度泛函近似（LSDA）计算时，结果证明其铁磁(FM)有序状态具有最低能量,呈半金属特性；相反，应用局域自旋密度近似加U（LSDA+U）法却得到其反铁磁性(AFM)具有最低的能量,铁磁(FM)有序状态为半导体状态而不是半金属特性。所以应用不同的计算方法得到不同的、甚至矛盾的结果，这种情况也迫切需要有很好的合成方法制备出BaCoO2，从而进行深入的实验表征，为其确定的物质特性提供有力佐证。（S.Nazir,Z.Y.Zhu,J.J.Pulikkotil,U.Schwingenschlögl，PhysicsLettersA375(2011)1481–1484）2014年湘潭大学发表了博士学位论文：钴基热电氧化物陶瓷的制备与性能表征。主要以钴基热电氧化物陶瓷为研究对象，以Ca3Co4O9氧化物陶瓷为研究主体，采用溶胶-凝胶法以及静电纺丝法等方法制备了样品粉末和纤维，结合冷压烧结法和放电等离子体烧结（SPS)制备了热电氧化物陶瓷块体样品，对改善钴基热电氧化物陶瓷的热电性能做了探索。杨有利等人按照目标化合物Na0.7CoO2的理想化学摩尔配比计算原料,称取无水Na2CO3(A.R.),粒径为20～50nm、质量分数为99%的Co3O4粉体,Na2CO3研磨1h后与Co3O4充分混合并研磨2h,随后采用固相反应法的2种烧结工艺条件来制备Na0.7CoO2多晶。（云南大学学报(自然科学版),2005,27(2):146～148CN53-1045/N ISSN0258-7971）2002年河北师范大学硕士论文《钛酸钡系电子陶瓷的制备及电学性质》中以钛酸四丁酯和醋酸钡为原料,采用溶胶一凝胶法制备钛酸钡纳米晶,同时采用溶胶凝胶法制备了镧、铈和镨三种稀土元素掺杂钛酸钡纳米晶,掺杂量分别为0.01～0.05%和0.1～0.5%。目前还没有成熟的方法能稳定的制备出BaCoO2，有文献报道Shugurov和Lopatin等人在对Co3O4和钡的氧化物进行电离时，得到气态的BaCoO2分子，并用高温质谱对其进行了部分热力学性质研究。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种钴酸钡粉体的制备方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供一种钴酸钡粉体的制备方法，该制备方法为:钡和钴的化合物在1000～1200℃的反应温度下,通过固相反应法制得所述钴酸钡粉体。上述方案中，该制备方法，具体通过下列步骤实现：步骤1：按等摩尔计量比1:1称取钡和钴的化合物,混合后，放于研钵中研磨均匀；步骤2：在步骤1研磨后的混合物中放入氧化铝微球，置于振动筛上进行精细研磨，得到充分混合细粉；将经充分混合和研磨后的细粉，压成薄片；步骤3：将步骤2制得的薄片反应物放于铂坩埚中，置于管式炉中，在氩气氛中,以280～300℃/h速率升温，升温到150～200℃保温15～30分钟，然后以180～200℃/h速率继续升温至1000℃～1200℃的时候煅烧16～48小时,最后冷却至室温，研磨成粉末，即得到样品为钴酸钡粉体。上述方案中，所述步骤3中需将反应物隔绝空气置于管式炉中煅烧。上述方案中，所述步骤3中将反应物置于管式炉中后，加热过程中，通入氩气，按照所述设定程序升温。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术采用固相法制备钴酸钡粉体，采用固相反应，能够降低对设备的要求，降低成本，工艺简单，能够实现批量生产；在充分考虑固相反应过程中，物质在相界面上的反应和物质迁移两个过程，采用二次研磨的研磨方法，使的反应物粉末较细且使它们能达到充分混合，而且不易引入杂质，这样制备出的产物反应充分，物相均匀，稳定性好。附图说明图1是实施例1产物的XRD图；图2是实施例1和2产物的XRD对比图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种钴酸钡粉体的制备方法，该制备方法为:钡和钴的化合物在1000～1200℃的反应温度下,通过固相反应法制得所述钴酸钡粉体。该制备方法，具体通过下列步骤实现：步骤1：按等摩尔计量比1:1称取钡和钴的化合物,混合后，放于研钵中研磨均匀；步骤2：在步骤1研磨后的混合物中放入氧化铝微球，置于振动筛上进行精细研磨，得到充分混合细粉；将经充分混合和研磨后的细粉，压成薄片；步骤3：将步骤2制得的薄片反应物放于铂坩埚中，置于管式炉中，在氩气氛中,以280～300℃/h速率升温，升温到150～200℃保温15～30分钟，然后以180～200℃/h速率继续升温至1000℃～1200℃的时候煅烧16～48小时,最后冷却至室温，研磨成粉末，即得到样品为钴酸钡粉体。所述步骤3中需将反应物隔绝空气置于管式炉中煅烧。所述步骤3中将反应物置于管式炉中后，加热过程中，通入氩气，按照所述设定程序升温。所述制得的钴酸钡粉体的化学组成为BaCoO2；所述钴酸钡为六方相，属于P3121空间群，152点群。实施例1：本专利技术实施例1提供一种钴酸钡粉体的制备方法，依次包括下列步骤:（1）首先按计量比为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钴酸钡粉体的制备方法，其特征在于，该制备方法为:钡和钴的化合物在1000～1200℃的反应温度下,通过固相反应法制得所述钴酸钡粉体。

【技术特征摘要】
1.一种钴酸钡粉体的制备方法，其特征在于，该制备方法为:钡和钴的化合物在1000～1200℃的反应温度下,通过固相反应法制得所述钴酸钡粉体。2.根据权利要求1所述的钴酸钡粉体的制备方法，其特征在于，该制备方法，具体通过下列步骤实现：步骤1：按等摩尔计量比1:1称取钡和钴的化合物,混合后，放于研钵中研磨均匀；步骤2：在步骤1研磨后的混合物中放入氧化铝微球，置于振动筛上进行精细研磨，得到充分混合细粉；将经充分混合和研磨后的细粉，压成薄片；步骤3：将步骤2制得的薄片反应物放于铂坩埚中，置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑德山，雷倩，孙同泽，李辉，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61