一種6H-BaRuO₃晶體及其製備方法

2023-07-04 01:20:36

專利名稱：一種6H-BaRuO3晶體及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種6H-BaRu03晶體及其製備方法，特別是涉及一種利用 高溫高壓方法合成的單相6H-BaRu03晶體以及製備該晶體的高溫高壓方法。
背景技術：
近年來，由於釕氧化物具有很多新奇的性質，人們對其展開了廣泛 的研究工作。ARu03(A=Ca、 Sr、Ba)是釕氧化物中的一個重要體系，SrRu03 和CaRuC^屬於鈣鈦礦結構，空間群為Pbmn。前者是鐵磁金屬，後者是 順磁金屬。由於Ba2+離子與Ru4+離子半徑相差較大，BaRuO;不易形成鈣 鈦礦結構，而容易形成六方(或三方)層狀結構。它的常壓相(9R-BaRu03) 是一種具有贗能隙的材料。在BaRu03中，Ba離子和O離子密排成Ba03 平面，Ru離子填充到O離子的空隙之中，構成RuOe八面體。按照八面 體連接方式(共頂點與共面)的不同，BaRuC^具有三種層狀結構9R、 4H和6H，其中，數字表示晶胞內BaC^平面的個數，字母表示結構類型。 9R-BaRu03相可以通過常壓下的固態反應得到，為三方結構，其空間群 為R-3m; 4H-BaRu(^和6H-BaRuC^相均為六方結構，其空間群為 P63/mmc。
但是，目前未能克服的難題是不能合成單相的6H-BaRu03晶體，從
而不能對其結構和物性進行表徵。由於壓力非常適合用於穩定高度緻密 的鈣鈦礦物質，在材料的研究中發揮著及其重要的作用，是研製釕氧化物的重要手段，所以，基於此，為克服這一難題，我們採用了高溫高壓
合成方法，通過對9R-BaRuO^目進行高溫高壓處理，從而獲得了單相的 6H-BaRu03晶體，並使得研究其晶體結構和物理性質成為可能。

發明內容
本發明的目的之一是提供一種單相的6H-BaRu03晶體，該晶體是在 高溫高壓下通過處理單相的9R-BaRu03合成的。
本發明的另一 目的是提供一種單相6H-BaRu03晶體的製備方法。
為了實現上述目的，本發明採用了如下的技術方案
本發明提供了一種單相的6H-BaRu03晶體，其空間群為P63/mmc, 晶胞參數為a=5.713A， c=14.050A。
本發明提供了一種單相6H-BaRu03晶體的製備方法，該方法先採用 固態化學方法製備出單相的9R-BaRu03;然後利用高溫高壓條件處理單 相的9R-BaRu03，然後經淬火合成單相6H-BaRu03晶體，上述高溫高壓 條件為溫度900。C一1100。C，優選95(TC — 1050。C，更優選IOOO"C;壓 力3 — 5GPa，優選4.5 — 5GPa，更優選5GPa;保溫時間30分鐘以上。
上述的單相6H-BaRu03晶體的製備方法中，所述固態化學方法製備 出單相9R-BaRu03的具體步驟包括
常壓下利用固態反應法，將化學純的BaC03 (純度不低於99.9%) 和Ru粉末以1:1的摩爾比混合、研磨，在90(TC — 100(TC的條件下進行 第一次燒結，保溫12小時以上，然後在110(TC — 1200'C的條件下進行第 二次燒結，保溫24小時以上，或者再於第二次燒結的溫度範圍內重複燒 結多次，優選2次，最終得到單相的9R-BaRu03。
其中，第二次燒結溫度優選110(TC。
上述的單相6H-BaRu03晶體的製備方法中，高溫高壓方法處理單相9R-BaRu03的具體步驟包括
將常壓下得到的單相9R-BaRu03壓成的小圓片，優選直徑為5mm、 厚度為1.5mm，並用金箔或鉑箔或包裹，將該樣品放入石墨爐，裝入高 壓組裝件內進行高壓合成，石墨爐內用的介質是六方氮化硼(h-BN)。樣 品合成在滑塊式六面頂高壓機上進行，先在室溫下緩慢升壓至4.5 — 5GPa，再啟動加熱程序加熱至950。C一105(TC，然後保溫30分鐘以上， 淬火至室溫，然後卸壓(lGPa二l萬大氣壓)。
其中，在高壓實驗前，優選進行溫度和壓力的標定，並用控制加熱 功率的方法控制加熱溫度。
利用本發明的高溫高壓條件，可對常壓下合成的單相9R-BaRu03進 行處理，從而製備出單相的6H-BaRu03晶體，該晶體結晶質量好，經X 射線衍射證實為單相，並對其物理結構和性能進行了測試。本發明的 6H-BaRu03晶體的磁性包括Curie順磁性和交換增強的Pauli順磁性兩部 分，它可用作順磁金屬加以使用。


下面結合附圖和實施例對本發明做進一步地描述 圖l是本發明的高溫高壓合成樣品的組裝圖。
圖2是本發明的高溫高壓法所製備的6H-BaRu03晶體的XRD圖譜， 圖中對主要衍射峰進行了指標化。
圖3是本發明的高溫高壓法所製備的6H-BaRu03晶體的電阻率和磁 化率隨溫度的變化關係圖。
具體實施方式
實施例l
1) 常壓下，禾U用固態化學方法製備單相的9R-BaRu03。
利用固態反應法，將99.9%純度的BaC03和99.9n/。純度的Ru粉末以1:1 的摩爾比混合、研磨，在90(TC的條件下燒結，保溫12小時。然後在1100 'C的條件下燒結3次，保溫24小時，就可得到單相的9R-BaRu03晶體。
2) 利用高溫高壓方法合成單相的6H-BaRu03晶體。 將常壓下得到的單相9R-BaRu03壓成直徑5mm、厚度1.5mm的小圓
片，用金箔包裹。將樣品放入石墨爐，裝入如圖l所示的高壓組裝件內進 行高壓合成，其中石墨爐內用的介質是六方氮化硼(h-BN)。樣品合成在 滑塊式六面頂高壓機上進行，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。先在室溫下緩慢升壓至5GPa，再 啟動加熱程序加熱至100(TC,在高溫高壓條件下保溫30分鐘，淬火至室 溫，然後卸壓(lGPa二l萬大氣壓)。
對淬火後獲得的樣品進行X射線衍射研究(結果示於圖2中)，發現為 單相的6H-BaRu03晶體，結晶質量較好，其空間群為P63/mmc,晶胞參數 為a=5.713A， c=14.050A。其電阻率和磁化率隨溫度的變化關係示於圖 3中。
實施例2
1) 常壓下，利用固態化學方法製備單相的9R-BaRu03。 利用固態反應法，將99.9。/。純度的BaC03和99.9。/。純度的Ru粉末以l:l
的摩爾比混合、研磨，在100(TC的條件下燒結，保溫12小時。然後在1100 。C的條件下燒結3次，每次保溫24小時，就可得到單相的9R-BaRu03。
2) 利用高溫高壓方法合成單相的6H-BaRu03晶體。將常壓下得到的單相9R-BaRu03壓成直徑5mm、厚度1.5mm的小圓 片，用鉑箔包裹。將樣品放入石墨爐，裝入高壓組裝件內進行高壓合成， 石墨爐內用的介質是六方氮化硼(h-BN)。樣品合成在滑塊式六面頂高壓 機上進行，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。先在室溫下緩慢升壓至4GPa，再啟動加熱程序加熱 至105(TC，在高溫高壓條件下保溫60分鐘，淬火至室溫，然後卸壓(lGPa =1萬大氣壓)。
同實施例l，對淬火後獲得的樣品進行X射線衍射研究，發現為單相 的6H-BaRu03晶體，結晶質量較好。
實施例3
1) 常壓下，利用固態化學方法製備單相的9R-BaRu03。 利用固態反應法，將99.9y。純度的BaC03和99.9n/。純度的Ru粉末以l:l
的摩爾比混合、研磨，在900'C的條件下燒結，保溫12小時。然後在1200 "C的條件下燒結3次，每次保溫24小時，就可得到單相的9R-BaRu03。
2) 利用高溫高壓方法合成單相的6H-BaRu03晶體。 將常壓下得到的單相9R-BaRu03壓成直徑5mm、厚度1.5mm的小圓
片，用金箔包裹。將樣品放入石墨爐，裝入高壓組裝件內進行高壓合成， 石墨爐內用的介質是六方氮化硼(h-BN)。樣品合成在滑塊式六面頂高壓 機上進行，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。先在室溫下緩慢升壓至3GPa，再啟動加熱程序加熱 至110(TC，在高溫高壓條件下保溫30分鐘，淬火至室溫，然後卸壓(lGPa =1萬大氣壓)。
同實施例1，對淬火後獲得的樣品進行X射線衍射研究，發現為單 相的6H-BaRu03晶體，結晶質量較好。實施例4
除了高壓採用5GPa，溫度採用900。C，保溫120分鐘以外，其餘同 實施例2。
實施例5
除了高壓採用4.5GPa，溫度採用950°C，保溫100分鐘以外，其餘 同實施例1。
值得注意的是，上文結合實施例對本發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，在本發明技術方案基礎上，可以 對本發明的技術方案進行各種變化和修改，但都不脫離本發明所要求保 護的權利要求書概括的範圍。
權利要求
1、一種單相的6H-BaRuO3晶體，其空間群為P63/mmc，晶胞參數為
2、 一種單相6H-BaRu03晶體的製備方法，該方法先採用固態化學方 法製備出單相的9R-BaRu03.再利用高溫高壓條件處理單相的 9R-BaRu03，然後經淬火合成單相6H-BaRu03晶體，其特徵在於，所述 的高溫高壓條件為溫度900°C —1100°C;壓力3—5GPa;保溫時間30 分鐘以上。
3、 如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述的高溫高壓條 件為溫度950。C一 1050°C;壓力4.5 —5GPa。
4、 如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述的高溫高壓條 件採用石墨爐進行高壓合成，石墨爐內的介質為六方氮化硼(h-BN)。
5、 如權利要求2—4任一項所述的製備方法，其特徵在於，所述的 固態化學方法製備出單相9R-BaRu03的具體步驟包括常壓下利用固態反應法，將化學純的BaC03和Ru粉末以1:1的摩爾 比混合、研磨，在900。C一1000。C的條件下進行第一次燒結，保溫12小 時以上；然後在1100。C一120(TC的溫度條件下進行第二次燒結，保溫24 小時以上，或者再於第二次燒結的溫度範圍內重複燒結多次，最終得到 單相的9R-BaRu03。
6、 如權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述化學純純度不 低於99.9。％;所述第二次燒結的重複燒結多次的次數為2次。
7、 如權利要求2—4任一項所述的製備方法，其特徵在於，所述高 溫高壓方法處理單相9R-BaRu03的具體步驟包括將常壓下得到的單相9R-BaRu03壓成小圓片，並用金箔或鉑箔包裹， 將該樣品放入石墨爐，裝入高壓組裝件內進行高壓合成，石墨爐內用的介質是六方氮化硼(h-BN)，樣品合成在滑塊式六面頂高壓機上進行，先 在室溫下緩慢升壓至4.5 — 5GPa，再啟動加熱程序加熱至950°C — 1050°C, 然後保溫30分鐘以上，淬火至室溫，然後卸壓。
8、 如權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，在所述高壓合成前， 進行溫度和壓力的標定，並用控制加熱功率的方法控制加熱溫度。
9、 如權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述小圓片的直徑 為5mm、厚度為1.5mm。
10、 一種單相的6H-BaRu03晶體的用途，該6H-BaRu03晶體可用作順 磁金屬使用。
全文摘要
本發明涉及一種6H-BaRuO3晶體及其製備方法。本發明的方法先採用固態化學方法製備出單相的9R-BaRuO3；再利用高溫高壓條件處理單相的9R-BaRuO3，然後經淬火合成單相的6H-BaRuO3晶體，該高溫高壓條件為溫度900℃-1100℃，壓力3-5GPa，保溫時間30分鐘以上。本發明製備的6H-BaRuO3晶體的磁性包括Curie順磁性和交換增強的Pauli順磁性兩部分，它可用作順磁金屬使用。
文檔編號C30B29/22GK101307490SQ20081005751
公開日2008年11月19日 申請日期2008年2月2日 優先權日2008年2月2日
發明者楊留響, 趙景庚, 靳常青 申請人:中國科學院物理研究所