專利名稱：高純單相Sr₂FeMoO₆的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬領(lǐng)域為新型功能材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，磁性材料的研究得到了迅速發(fā)展。磁性材料與信息化、自動化、機(jī)電一體化、國防、國民經(jīng)濟(jì)的方方面面緊密相關(guān)。利用電阻的磁效應(yīng)的磁電阻材料更是目前人類科技進(jìn)步的源泉。磁電阻效應(yīng)是1857年由英國物理學(xué)家威廉·湯姆森發(fā)現(xiàn)的，它在金屬里可以忽略，在半導(dǎo)體中則比較明顯。磁電阻(magneto-resistance，MR)效應(yīng)就是材料的電阻率在外磁場的作用下發(fā)生變化的現(xiàn)象。Albert !^ert和Peter Grilnberg因發(fā)現(xiàn)巨磁電阻效應(yīng)共享了 2007年的諾貝爾物理學(xué)獎。由于磁電阻材料的廣泛應(yīng)用，國際國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了廣泛研究，掀起了功能材料研究的熱潮，發(fā)表的有影響力的國際文獻(xiàn)有l(wèi))Science 309(2005) 1688 ；2)Nature 458(2009)489 ；3)Science 309(2005)257 ；4) Nature 457 (2009) 1112 ；5)Science 306(2004)63 ；6)Science 305(2004)646 ；7)Science 296 (2002)2003 ；8)Science 294(2001) 1488 ；9)Science 291 (2001)854 ； 10)Nature Materials 10(2011)347 ； 11)Advanced Materials 23(2011) 1371.龐磁阻材料SrfeMoO6是1998年日本科學(xué)家K. -I. Kobayashi等人發(fā)現(xiàn)的，其發(fā)表的國際文獻(xiàn)為=Nature 395(1998)677.圖2是SrJeMoO6原胞示意圖。SrfeMoO6是典型的雙鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，空間群為I4/m，品格常數(shù)為a=b=5.57940(4) A;c=7.88085(6) Α。它的居里溫度在室溫之上(約420K)，300K、7T時的磁電阻效應(yīng)高達(dá)10%。因此，這種材料立即被視為最有可能在室溫下實現(xiàn)應(yīng)用的磁電阻材料之一而備受關(guān)注。Sr2FeMoO6自發(fā)現(xiàn)以來就受到廣泛的關(guān)注，科研工作者對其成相條件、微結(jié)構(gòu)、輸運特性，磁相互作用等進(jìn)行了廣泛而深入的研究。但由于純相Si^eMoO6合成條件相當(dāng)苛刻， 導(dǎo)致高純單相樣品的制備成為目前的一個瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改進(jìn)Si^eMoO6的制備方法，提出一種簡單易行的制備高純單相 Sr2FeMoO6的方法；該方法制備出的樣品，不但純度高，而且磁電阻效應(yīng)比傳統(tǒng)工藝制備出的樣品顯著提高。本發(fā)明技術(shù)方案是高純單相Si^eMoO6的制備方法，其特征是采用以下步驟步驟1 將分析純以上的SrCO3 (純度彡99. )、！^e2O3 (純度彡99. )、 MoO3(純度> 99. 5wt% )放在烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥，然后根據(jù)Si^eMoO6的化學(xué)計量式配制所需成分，充分研磨使其混合均勻，置于高溫?zé)Y(jié)爐中預(yù)燒，燒結(jié)溫度為900士20°C，燒結(jié)時間為 10士 Ih ；使碳酸鹽完全分解并初步反應(yīng)得到樣品；步驟2:將預(yù)燒過的樣品充分研磨、壓片，研磨時間為2.5_4h，壓片時壓力為 14-18Mpa ；在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第一次高溫?zé)Y(jié)；H2/Ar混合氣體的比例為4_6% ν/ν, 流量為20士aiil/min ；燒結(jié)溫度為1280士 10°C，燒結(jié)時間為5士 lh，高溫?zé)Y(jié)后，爐溫自然降
步驟3:將第一次高溫?zé)Y(jié)后的樣品進(jìn)行研磨、壓片，研磨時間為1.5_2h，壓片時壓力為14-18Mpa ；然后在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第二次高溫?zé)Y(jié)；H2/Ar混合氣體的比例為 4-6% v/v，流量為16士aiil/min ；燒結(jié)溫度為1280士 10°C，燒結(jié)時間為5士 lh，高溫?zé)Y(jié)后， 爐溫自然降溫；步驟4 將第二次高溫?zé)Y(jié)后的樣品進(jìn)行研磨、壓片，研磨時間為0. 4h-l.證，壓片時壓力為14-18Mpa ；然后在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第三次高溫?zé)Y(jié)。H2/Ar混合氣體的比例為4-6% v/v，流量為10士aiil/min ；燒結(jié)溫度為1280士 10°C，燒結(jié)時間為5士 lh，高溫?zé)Y(jié)后，爐溫自然降溫；本發(fā)明充分借助原料中原子或離子的長程擴(kuò)散理論制備樣品。該制備方法包括以下制備步驟將化學(xué)計量比的原料充分混合后在高溫下預(yù)燒，使碳酸鹽分解，并初步反應(yīng)； 將預(yù)燒過的樣品在流量精確控制的還原氣氛下進(jìn)行第一次高溫?zé)Y(jié)；將第一次高溫?zé)Y(jié)后的樣品進(jìn)行研磨壓片，在流量精確控制的還原氣氛下進(jìn)行第二次高溫?zé)Y(jié)；將第二次高溫?zé)Y(jié)后的樣品進(jìn)行研磨壓片，在流量精確控制的還原氣氛下進(jìn)行第三次高溫?zé)１景l(fā)明的有益效果是通過本發(fā)明這種循序漸進(jìn)，步步剔除雜相的方法制備出的樣品，不但純度高，而且磁電阻效應(yīng)比傳統(tǒng)工藝制備出的樣品顯著提高。
四

圖1是本發(fā)明制備流程示意2是本發(fā)明制備的高純單相Si^eMoO6的X射線衍射圖譜圖3是高純單相SrJeMoO6的理論X射線衍射圖譜與實驗X射線衍射圖譜對比示意圖，紅色線為理論X射線衍射圖譜，圓環(huán)連成的譜線為實驗室測得的X射線衍射圖譜，小豎線代表布拉格峰位。圖4是本發(fā)明高純單相SrJeMoO6在300K，1. 2T時的磁電阻效應(yīng)示意圖。
五具體實施例方式實施例a)將適量分析純以上的SrCO3(99. 0% )、Fe2O3(99. 0% )、MoO3(99. 5% ) 放在烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥。b)根據(jù)化學(xué)計量式Sr2FeMoO6中Sr、Fe、Mo的質(zhì)量比配制SrCO3 (99. O % Fe2O3 09. 0% ), MoO3 (99. 5% )所需成分，充分研磨使其混合均勻。c)將b)研磨好的樣品置于KSL-1700X高溫?zé)Y(jié)爐中預(yù)燒，使碳酸鹽完全分解并初步反應(yīng)。d)將C)預(yù)燒過的樣品進(jìn)行充分研磨，壓片。e)將d)壓片后的樣品在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第一次高溫?zé)Y(jié)。f)將e)第一次燒結(jié)后的樣品進(jìn)行充分研磨，壓片。g)將f)壓片后的樣品在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第二次高溫?zé)Y(jié)。h)將g)第二次燒結(jié)后的樣品進(jìn)行充分研磨，壓片。I)將h)壓片后的樣品在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第三次高溫?zé)Y(jié)。置于KSL-1700X高溫?zé)Y(jié)爐中預(yù)燒，其技術(shù)特征是
1)燒結(jié)溫度為900°C，燒結(jié)時間為10h。2)高溫?zé)Y(jié)結(jié)束后，爐溫自然降溫。將預(yù)燒過的樣品充分研磨，壓片，其技術(shù)特征是研磨時間為2. 5_4h，壓片時壓力為 14-18Mpa。在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第一次高溫?zé)Y(jié)，1)H2/Ar混合氣體的比例為5%，流量為20ml/min。2)燒結(jié)溫度為1280°C。3)燒結(jié)時間為5h。4)高溫?zé)Y(jié)后，爐溫自然降溫。將第一次高溫?zé)Y(jié)后的樣品進(jìn)行研磨、壓片，研磨時間為1.5_2h，壓片時壓力為 14-18Mpa。在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第二次高溫?zé)Y(jié)，其技術(shù)特征是1)H2/Ar混合氣體的比例為5%，流量為16ml/min。2)燒結(jié)溫度為1280°C。3)燒結(jié)時間為5h。4)高溫?zé)Y(jié)后，爐溫自然降溫。將第二次高溫?zé)Y(jié)后的樣品進(jìn)行研磨、壓片，研磨時間為0.4h_1.5h，壓片時壓力為 14-18Mpa。在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第三次高溫?zé)Y(jié)，其技術(shù)特征是1) W2/kr混合氣體的比例為5%，流量為lOml/min。2)燒結(jié)溫度為1280°C。3)燒結(jié)時間為5h。4)高溫?zé)Y(jié)后，爐溫自然降溫。采用行星式球磨機(jī)，其研磨時間為上述研磨時間的三倍。如果采用瑪瑙罐人工研磨，其研磨時間為4h。行星式球磨機(jī)則為12h。至此，樣品的制備已經(jīng)完成，為檢測樣品的質(zhì)量，我們做了 X射線衍射(X-ray diffraction,XRD)分析，其XRD圖譜如附圖2中所示。XRD結(jié)果說明樣品的單相性很好。為了驗證XRD圖譜的質(zhì)量，對XRD數(shù)據(jù)進(jìn)行了 Rietveld精修，其精修結(jié)果如附圖3所示。為表征該高純單相樣品的磁電阻效應(yīng)，對其進(jìn)行了磁電阻測量，其300K的磁電阻測量結(jié)果如附圖四所示。與300K、7T時的磁電阻效應(yīng)10%相比，我們制備的樣品在300Κ，1. 2Τ時的磁電阻效應(yīng)就達(dá)到了 9%，這就很大地降低了磁場的強度，使該龐磁阻材料在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用看到了黎明。
權(quán)利要求
1.高純單相Si^eMoO6的制備方法，其特征是采用以下步驟步驟1 將分析純以上的SrCO3(純度> 99. Owt% )、！^2O3(純度> 99. Owt% )、Mo03(純度>99. 5wt% )放在烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥，然后根據(jù)Si^eMoO6的化學(xué)計量式配制所需成分，充分研磨使其混合均勻，置于高溫?zé)Y(jié)爐中預(yù)燒，燒結(jié)溫度為900士20°C，燒結(jié)時間為 10士 Ih ；使碳酸鹽完全分解并初步反應(yīng)得到樣品；步驟2 將預(yù)燒過的樣品充分研磨、壓片，研磨時間為2. 5-4h，壓片時壓力為14-18Mpa ； 在吐/^!·混合氣氛中進(jìn)行第一次高溫?zé)Y(jié)；H2/Ar混合氣體的比例為4-6% v/v，流量為 20士aiil/min ；燒結(jié)溫度為1280士 10°C，燒結(jié)時間為5士 lh，高溫?zé)Y(jié)后，爐溫自然降溫；步驟3 將第一次高溫?zé)Y(jié)后的樣品進(jìn)行研磨、壓片，研磨時間為1.5-2h，壓片時壓力為14-18Mpa ；然后在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第二次高溫?zé)Y(jié)；H2/Ar混合氣體的比例為 4-6% v/v，流量為16士aiil/min ；燒結(jié)溫度為1280士 10°C，燒結(jié)時間為5士 lh，高溫?zé)Y(jié)后， 爐溫自然降溫；步驟4 將第二次高溫?zé)Y(jié)后的樣品進(jìn)行研磨、壓片，研磨時間為0. 4h-l.證，壓片時壓力為14-18Mpa;然后在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第三次高溫?zé)Y(jié)。H2/Ar混合氣體的比例為 4-6% v/v，流量為10士aiil/min ；燒結(jié)溫度為1280士 10°C，燒結(jié)時間為5士 lh，高溫?zé)Y(jié)后， 爐溫自然降溫。
2.如權(quán)利要求1所述的高純單相Si^eMoO6的制備方法，其特征是烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥溫度為200士20°C，干燥時間為5士 lh。
3.如權(quán)利要求1所述的高純單相Si^eMoO6的制備方法，其特征是充分研磨使其混合均勻，如果采用行星式球磨機(jī)，其研磨時間為上述研磨時間的三倍。
全文摘要
高純單相Sr2FeMoO6的制備方法，步驟如下步驟1將分析純以上的SrCO3、Fe2O3、MoO3放在烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥，然后根據(jù)Sr2FeMoO6的化學(xué)計量式配制所需成分，充分研磨使其混合均勻，置于高溫?zé)Y(jié)爐中預(yù)燒，燒結(jié)溫度為900±20℃，燒結(jié)時間為10±1h；使碳酸鹽完全分解并初步反應(yīng)得到樣品；步驟2將預(yù)燒過的樣品充分研磨、壓片，研磨時間為2.5-4h，壓片時壓力為14-18MPa；在H2/Ar混合氣氛中進(jìn)行第一次高溫?zé)Y(jié)；H2/Ar混合氣體的比例為4-6％v/v，流量為20±2ml/min；燒結(jié)溫度為1280±10℃，燒結(jié)時間為5±1h，高溫?zé)Y(jié)后，爐溫自然降溫；重復(fù)步驟2二至三次。
文檔編號C04B35/26GK102351524SQ20111016898
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者吳小山, 胡艷春 申請人:南京大學(xué)