一种无机合成亚微米级CaB6多晶粉的方法技术

本发明专利技术涉及一种无机合成亚微米级ＣａＢ↓［６］多晶粉的方法，以ＣａＣｌ↓［２］或Ｃａ（ＯＨ）↓［２］与Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］和镁粉在７００～８５０℃下反应，反应摩尔配比范围为Ｃａ↑［２＋］∶Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｍｇ＝０．５～１．５∶２～４∶８～１４，反应时间范围为５～３０分钟，产物经过分离提纯，即可得到亚微米级ＣａＢ↓［６］多晶粉。本发明专利技术产物ＣａＢ↓［６］多晶粉颗粒形貌规则、粒度达到亚微米级别、分布均匀。本发明专利技术反应条件温和，制备过程简单，能耗也大大减少，适于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷材料制备领域，具体的是涉及一种无机合成亚微米级CaB6多晶粉的方法。
技术介绍
六硼化钙(CaB6)属于难熔性金属无氧型化合物，具有立方晶体结构0.4145 nm)。 其是一种新型的半导体硼化物，也称为硼化物陶瓷，熔点高、强度高和化学性质稳定11-4]， 具有一定的电导率和优异的防电磁辐射性能。另外，CaB6复合材料具有防高能中子辐射的特 殊性能使其在核工业上得到特殊的应用，从而引起人们的广泛重视。这些优越性能决定其在 现代技术各种器件组元中有广泛的应用前景。己知合成CaB6的制备方法有Ca(OH)2和无定型硼粉反应的化学合成法、硼热还原法、 碳化硼法、电解法以及区熔法、自蔓延冶金法等。有报道使用Ca(OH;h和无定型硼粉的混合 物在真空中高温(1700°C)反应合成CaB6;将CaO和硼粉混合后在160(TC下反应得到 CaB6;将CaCO—,、 B4C和活性炭粉混合压制后在真空碳管电阻炉中于140(TC 、 1(^Pa的真 空F制备CaB6;电解含有Ca元素和B元素的化合物熔融盐沉积得到CaBj'"等。之前， 镁热还原法是(自蔓延冶金法)以CaO、 B203、 Mg为原料压制后自蔓延合成CaB6。以上这些报道在合成方法或者反应路线上普遍较复杂、颗粒烧结易闭聚，大部分能耗较 高，不适于工业生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是针对上述现有技术而提供一种无机合成亚微米级CaB6多晶粉 的方法，其反应条件温和，制备过程简单，能耗也大大减少，适于工业化牛产。本专利技术为解决上述提出的问题所采用解决方案为， 一种无机合成亚微米级CaB6多晶粉的 方法，以CaClz或Ca(OH)2与B203和镁粉在700 85(TC下反应，反应摩尔配比范围为Ca2+: B2O3:Mg=0.5 1.5: 2 4: 8 14，反应时间范围为5 30分钟，产物经过分离提纯，即可得 到亚微米级CaB(，多晶粉。化学反应方程式分别表不为CaCl2+3B203+10Mg= CaB6 +MgCl2+9MgO (1) Ca(OH)2+3B2O3+10Mg= CaB6 +10MgO+H2O (2)按上述方案，所述的CaCl2为含结晶水的氯化钙或无水氯化钙，无水氯化钙的粒度范围 为200 400目。按上述方案，所述的CaCl2为无水氯化钙。按上述方案，所述的B203为工业用三氧化二硼粉末，粒度范围为100 300目。按上述方案，所述的Ca(OH)2粒度范围为200 400目；Mg粉粒度范围为100 300目。 按上述方案，所述的分离提纯方法是先用0.1 5M盐酸浸泡，并搅拌，然后抽滤、水洗， 除去水溶性副产物，滤饼经80'C干燥5 24小时，即可。按上述方案，所述的亚微米级CaB6多晶粉粒径范围为0.2 0.95 pm。 本专利技术所用的原料除B203是工业原料外，CaCl2、 Ca(OH)2、 Mg粉以及其它试剂都是分 析纯试剂。按照预先设计好的反应配比称量原料，充分混合后加入不锈钢反应罐，将反应罐 放入加热炉中，在Ar气氛下，于预定温度700 850'C下保温5 30分钟，然后自然冷却。 开罐并处理收集产物，产物先用0.1 5M盐酸浸泡，并搅拌30分钟，然后抽滤、水洗，除去 氯化镁等水溶性副产物，滤饼经SO'C干燥5 24小时，即可得到亚微米级CaB6多晶粉。本专利技术发现以CaCl2、 Ca(OH)2为钙源，以Mg为还原剂容易制备碱土金属的硼化物。包 括以上两种制备CaBs粉体的反应路线，即分别用CaCl2/B203/Mg和Ca(OH)2/B203/Mg体系都 能够容易制备CaB6。不同的Ca-B体系对产物的结晶形成有一定的影响。在相同条件下， Ca(OH)2/B203/Mg体系样品结晶度史好。在一定温度范围内，随着温度的升高，制备CaB6粉 体的时间越短，晶粒形貌越规则、尺寸越均匀。本专利技术合成CaB6采用镁粉作为还原剂，副产物无水氯化镁熔点为714°C，熔化后成为 CaB6多晶体的生长介质，1120在高温下变成气体，避免反应产物颗粒烧结团聚，二者都从不 同角度促进了 CaB6的生成。产物CaB6多晶粉颗粒形貌规则、粒度达到亚微米级别、分布均 匀。本专利技术反应条件温和，制备过程简单，能耗也大大减少，适于工业化生产。 附图说明图l.产物CaB6的XRD谱图a-以Ca(OH)2为原料；b-以CaCl2为原料。 图2产物CaB6的SEM照片a-以Ca(OH)2为原料；b-以CaCl2为原料。 具体实施例方式下面通过实施例进一步介绍本专利技术，但是实施例不会构成对本专利技术的限制。 实施例l取5.29克无水CaCl2、 11.02克8203和12.01克Mg粉，其中无水CaCl2、 B2Cb和Mg粉 的原料规格是无水CaCl2粒度范围是380-400目，B203粒度范围是150-180目，Mg粒度范 围是150-180目，除B203是工业原料外，CaCl2、 Mg粉以及其它试剂都是分析纯试剂，充分 混合后加入不锈钢反应罐，将反应罐放入Ar气氛保护加热炉中，在75(TC卜保温20分钟， 然后自然冷却。开罐并处理收集产物，产物先用2.5M稀盐酸浸泡，并搅拌30分钟，溶解氧 化镁等杂质，然后抽滤、水洗，除去氯化镁等水溶性杂质，滤饼经80'C干燥8小时，最后得到4.87克泥黄色粉末，产率为97.4%。经过XRD和SEM分析，证明产物是CaBs，晶粒的尺 寸和形貌均匀，产物粒径范围为0.2 0.95pm，平均粒径约为0.6nm。实施例2取3.52克Ca(OH)2、 11.04克B203和15.02克Mg粉，其中Ca(OH)2、 B203和Mg粉的原 料规格是Ca(0H)2粒度范围是200-250目，B203粒度范围是250-280目，Mg粒度范围是 250-280目，除B203是工业原料外，Ca(OH)2、 Mg粉以及其它试剂都是分析纯试剂，充分混 合后加入不锈钢反应罐。将反应罐放入Ar气氛保护加热炉中，在80(TC下保温10分钟，然 后自然冷却。开罐并处理收集产物，产物先用5M稀盐酸浸泡，并搅拌30分钟，溶解氧化镁 等杂质，然后抽滤、水洗，除去氯化镁等水溶性杂质，滤饼经8(TC干燥20小时，最后得到 4.91克泥黄色粉末，产率为98.2%。经过XRD和SEM分析，证明产物是CaB6。晶粒的尺寸 和形貌均匀，产物粒径范围为0.3 0.85pm,平均粒径约为0.5pm。所得产物CaB6样品的X-射线衍射分析用XD-5A型X射线粉末衍射仪(30kv， 20mA，入 -1.5406A), 29在10 8(T范围；用JSM-5510LV型场发射扫描电子显微镜(SEM)观察形貌， 制样方法是直接采用产物粉末分布在双面胶上并粘在样品铜台上喷金后观察；附图1给出了样品的XRD谱图，与JCPDF卡片#65-1830相符合，附表1比较了产物 CaB6的XRD数据与JCPDF卡片#65-1830标准卡片数据，结果表明，所获得的最终产物为 CaB6。<table>table see original document page 5</column></row><table>表l附图2是CaB6样品的SEM谱图，展本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机合成亚微米级ＣａＢ↓［６］多晶粉的方法，其特征在于以ＣａＣｌ↓［２］或Ｃａ（ＯＨ）↓［２］与Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］和镁粉在７００～８５０℃下反应，反应摩尔配比范围为Ｃａ↓［２］＋∶Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｍｇ＝０．５～１．５∶２～４∶８～１４，反应时间范围为５～３０分钟，产物经过分离提纯，即可得到亚微米级ＣａＢ↓［６］多晶粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谷云乐，王吉林，潘新叶，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]