專利名稱：6H相鈣鈦礦BaCrO₃晶體及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由通過高溫高壓條件下反應得到6H相BaCrO3晶體及其制備方 法，特別指一種通過高壓高溫和超高壓高溫條件兩步法制備的Ml相BaCrO3晶體及其制備 方法。
背景技術：
由于Cr4+化學鍵價的漲落，具有ACrO3 (A為堿土金屬離子)形式的鈣鈦礦化合物 無法在常壓下合成，都必須借助高溫高壓的極端條件才能合成。由于其極端的合成條件，人 們對其研究較少，它們的性質還沒有被完全研究清楚。這個系列的化合物在使用堿土金屬 氧化物作為起始反應原料的合成過程中不可避免要伴隨著CrO2的分解，合成得到的樣品中 總會含有雜質，這對化合物性質的研究是一個很大的障礙。BaCrO3由于過大的Ba離子容易 形成六方層狀結構，而已知的就有4H等相(數字代表晶胞內BaO3平面的個數，字母代表結 構類型)

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種6H相鈣鈦礦BaCrO3晶體、及利用兩步高壓反應法來 制備BaCrO3晶體的方法。為實現上述目的，本發(fā)明6H相鈣鈦礦BaCrO3晶體，晶體的空間群為P63/ mmc (No. 194)，晶格常數為:a=5. 6607A,c=14. 0302 A。一種上述6H相鈣鈦礦BaCrO3晶體的制備方法，具體為1)在壓力為4 6.5GPa、溫度為900°C 1100°C、保溫時間3 60分鐘的環(huán)境下， 將分析純的BaO原料和高純的CrO2原料合成4H相BaCrO3 ；2)用稀酸洗，以除去雜質；3)在壓力為16 18GPa、溫度為900°C 1100°C、保溫時間3 60分鐘的環(huán)境下， 處理步驟2)中得到的4H相BaCrO3,即可生成6H相鈣鈦礦BaCr03。進一步，所述BaO原料和CrO2原料按照1.2:1的摩爾比配比，其在充滿Ar氣氛 的手套箱中稱量、混合、均勻研磨，然后壓成直徑6mm、高3-5mm的小圓片，用金箔包裹，并封 裝在Φ8X 15mm的氮化硼圓柱內。進一步，所述步驟1)在石墨爐中反應來獲得反應溫度，石墨爐放置在六面頂大壓 機的高壓組裝件內進行高壓合成。進一步，所述步驟1)和步驟3)中反應時，采用先升壓再升溫的步驟過程。進一步，所述步驟2)的具體步驟為將所述步驟1)中制得的4H相BaCrO3在研缽 中研碎，將得到的粉末在燒杯中使用30-50ml濃度為4%的稀鹽酸浸泡3 60分鐘，倒掉上 層的稀酸液，重復上面的操作一次，加入3-5ml去離子水靜置3 60分鐘，倒掉上層的水， 將燒杯中沉淀物烘干，即可得到純的4H相BaCr03。進一步，所述步驟3)的具體步驟為將步驟2)處理后的適量4H相BaCrO3壓成直徑1.5mm的小圓柱，并用金箔或者鉬箔包裹，將包裹好的圓柱放入以氧化鎂和氧化鋯為高 壓傳壓介質的鉭加熱器中，將鉭加熱器放入高壓組裝件內進行高壓合成；先在室溫下緩慢 升壓至16 18GPa，然后啟動加熱程序加熱至900°C 1100°C，在高溫高壓條件下反應3 60分鐘，淬火至室溫，然后緩慢卸壓即可得到純相的6H相鈣鈦礦BaCr03。本發(fā)明利用BaO和CrO2在高溫高壓的條件下合成4H相BaCrO3,然后進一步通過 在更高壓力的條件下高溫處理4H相BaCrO3使其轉化為6H相鈣鈦礦BaCrO3的兩步法來得 到BaCrO3的另外一個單相一 6H相，這為進一步研究BaCrO3的各種相的性質提供了可能。


圖1是本發(fā)明的在6GPa高壓條件下制備并用稀酸洗后得到的4H相BaCrO3樣品 的XRD圖譜；圖2是本發(fā)明的16 18GPa高壓條件下對4H相BaCrO3進行處理后得到的6H相 鈣鈦礦BaCrO3樣品的XRD圖譜及其指標化；圖3是本發(fā)明的6H相鈣鈦礦BaCrO3樣品的磁化率隨溫度的變化關系曲線及溫度 為5K時樣品的磁化隨磁場的變化曲線；圖4是本發(fā)明的6H相鈣鈦礦BaCrO3樣品的電阻隨溫度的變化關系曲線；圖5是本發(fā)明的超高壓高溫條件下合成樣品的高壓組裝件裝配方式圖。
具體實施例方式如圖1至圖5所示，本發(fā)明一種由BaO作為起始原料合成6H相鈣鈦礦BaCrO3的 方法包括以下步驟(一)在6GPa的高壓條件下制備含有雜質的4H相BaCrO3樣品將分析純的BaO原料(> 97% )和高純的CrO2原料按照1.2:1的摩爾比配比， 在充滿Ar氣氛的手套箱中稱量、混合、均勻研磨，然后壓成直徑6mm高約3 5mm的小圓片， 用金箔包裹，并封裝在Φ8Χ15πιπι的氮化硼圓柱內。將壓好的樣品放入石墨爐，裝入六面頂 大壓機的高壓組裝件內進行高壓合成，高壓實驗前首先進行溫度和壓力的標定，用控制加 熱功率的方法控制加熱溫度。先在室溫下使石墨爐內的壓力緩慢升至6GPa，再啟動加熱程 序加熱至1000°C，在高溫高壓條件下保溫30分鐘，淬火至室溫，然后卸壓得到含有少量BaO 和Ba2CrO4雜相的4H相BaCrO3塊；( 二)用稀酸洗的辦法洗去雜質得到純凈的4H相BaCrO3 小心將含有雜質的4H相BaCrO3塊外面的金箔剝掉，在研缽中將塊體樣品研碎；將 得到的粉末在燒杯中使用30 50ml濃度為4%的稀鹽酸浸泡30分鐘左右，倒掉上層的稀 酸液，重復上面的操作一次，加入3 5ml去離子水靜置30分鐘左右，倒掉上層的水，將燒 杯中烘干即可得到純的4H相BaCr03。(三)在18GPa的超高壓條件下由4H相BaCrO3得到6H相鈣鈦礦BaCrO3取適量4H相BaCrO3壓成直徑1. 5mm的小圓柱，并用金箔或者鉬箔包裹，將包裹好 的圓柱放入以氧化鎂和氧化鋯為高壓傳壓介質的鉭加熱器中，然后將鉭加熱器放入高壓組 裝件內進行高壓合成。高壓合成在六一八型二級推進型大壓機上進行。先在室溫下緩慢升 壓至16 18GPa，然后啟動加熱程序加熱至900°C -1100°C，在高溫高壓條件下反應3 60分鐘，淬火至室溫，然后緩慢卸壓即可得到純相的6H相鈣鈦礦BaCr03。實施例1(1)高溫高壓合成單相6H相鈣鈦礦BaCr03晶體。將分析純的BaO原料(> 97% )和高純的CrO2原料按照1.2:1的摩爾比配比， 在充滿Ar氣氛的手套箱中稱量、混合、均勻研磨，然后壓成直徑6mm高約3-5mm的小圓片， 用金箔包裹，并封裝在Φ8Χ15πιπι的氮化硼圓柱內。將壓好的樣品放入石墨爐，裝入六面頂 大壓機的高壓組裝件內進行高壓合成，高壓實驗前首先進行溫度和壓力的標定，用控制加 熱功率的方法控制加熱溫度。先在室溫下使石墨爐內的壓力緩慢升至6GPa，再啟動加熱程 序加熱至1000°C，在高溫高壓條件下保溫30分鐘，淬火至室溫，然后卸壓得到含有少量BaO 和Ba2CrO4雜相的4H相BaCrO3塊；(2)用稀酸洗的辦法洗去雜質得到純凈的4H相BaCrO3 將含有雜質的4H相BaCrO3塊外面的金箔剝掉，在研缽中將塊體樣品研碎；將得到 的粉末在燒杯中使用30-50ml濃度為4%的稀鹽酸浸泡30分鐘左右，倒掉上層的稀酸液，重 復上面的操作一次，加入3-5ml去離子水靜置30分鐘左右，倒掉上層的水，將燒杯中烘干即 可得到純的4H相BaCr03。(3)超高壓條件由4H相BaCrO3得到6H相鈣鈦礦BaCrO3 取適量4H相BaCrO3壓成直徑1. 5mm的小圓柱，并用金箔或者鉬箔包裹，將包裹好 的圓柱放入以氧化鎂和氧化鋯為高壓傳壓介質的鉭加熱器中，然后將鉭加熱器放入高壓組 裝件內進行高壓合成。高壓合成在六 八型二級推進型大壓機上進行。先在室溫下緩慢升 壓至16GPa，然后啟動加熱程序加熱至900°C，在高溫高壓條件下反應30分鐘，淬火至室溫， 然后緩慢卸壓即可得到純相的《I相鈣鈦礦BaCr03。對淬火后獲得的樣品進行X射線衍射研究，發(fā)現為單相的Ml相鈣鈦礦BaCrO3晶 體，結晶質量較好，空間群為P63/mmc(N0.194)，晶格常數為a=5. 6607A,c=14. 0302 A 其磁化率和電阻率隨溫度變化關系示圖3。實施例2除了步驟(3)高壓采用17GPa，溫度采用1100°C，保溫30分鐘以外，其余同實施例 2。實施例3除了步驟(3)高壓采用18GPa，溫度采用1100°C，保溫60分鐘以外，其余同實施例 1。值得注意的是，上文結合實施例對本發(fā)明的技術方案進行了詳細說明，但是本領 域的技術人員容易想到，在本發(fā)明技術方案基礎上，可以對本發(fā)明的技術方案進行各種變 化和修改，但都不脫離本發(fā)明所要求保護的權利要求書概括的范圍。
權利要求
6H相鈣鈦礦BaCrO3晶體，其特征在于，該晶體的空間群為P63/mmc(No.194)，晶格常數為FSA00000268749700011.tif,FSA00000268749700012.tif
2.—種上述6H相鈣鈦礦BaCrO3晶體的制備方法，其特征在于，該方法具體為1)在壓力為4 6.5GPa、溫度為900°C 1100°C、保溫時間3 60分鐘的環(huán)境下，將 分析純的BaO原料和高純的CrO2原料合成4H相BaCrO3 ；2)用稀酸洗4H相BaCrO3,以除去雜質；3)在壓力為16 18GPa、溫度為900°C 1100°C、保溫時間3 60分鐘的環(huán)境下，處 理步驟2)中得到的4H相BaCrO3,即可生成6H相鈣鈦礦BaCr03。
3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述BaO原料和CrO2原料按照1.2 1 的摩爾比配比，其在充滿Ar氣氛的手套箱中稱量、混合、均勻研磨，然后壓成直徑6mm、高 3 5mm的小圓片，用金箔包裹，并封裝在Φ8Χ 15mm的氮化硼圓柱內。
4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)在石墨爐中反應來獲得反 應溫度，石墨爐放置在六面頂大壓機的高壓組裝件內進行高壓合成。
5.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)和步驟3)中反應時，采用 先升壓再升溫的步驟過程。
6.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2)的具體步驟為將所述步 驟1)中制得的4H相BaCrO3在研缽中研碎，將得到的粉末在燒杯中使用30_50ml濃度為4% 的稀鹽酸浸泡3 60分鐘，倒掉上層的稀酸液，重復上面的操作一次，加入3-5ml去離子水 靜置3 60分鐘，倒掉上層的水，將燒杯中沉淀物烘干，即可得到純的4H相BaCr03。
7.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3)的具體步驟為將步驟2) 處理后的適量4H相BaCrO3壓成直徑1. 5mm的小圓柱，并用金箔或者鉬箔包裹，將包裹好 的圓柱放入以氧化鎂和氧化鋯為高壓傳壓介質的鉭加熱器中，將鉭加熱器放入高壓組裝件 內進行高壓合成；先在室溫下緩慢升壓至16 18GPa，然后啟動加熱程序加熱至900°C 11000C，在高溫高壓條件下反應3 60分鐘，淬火至室溫，然后緩慢卸壓即可得到純相的6H 相鈣鈦礦BaCrO3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種6H相鈣鈦礦BaCrO3晶體及其制備方法，其利用BaO和CrO2在高溫高壓的條件下合成4H相BaCrO3，然后進一步通過在更高壓力的條件下高溫處理4H相BaCrO3使其轉化為6H相鈣鈦礦BaCrO3的兩步法來得到BaCrO3的另外一個單相-6H相，這為進一步研究BaCrO3的各種相的性質提供了可能。
文檔編號B01J3/06GK101935878SQ201010281020
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權日2010年9月13日
發(fā)明者劉青清, 呂玉璽, 靳常青 申請人:中國科學院物理研究所