一種非晶態結構BaF2的製備方法
2023-05-14 04:00:51
一種非晶態結構BaF2的製備方法
【專利摘要】本發明屬於材料製備的【技術領域】，特別涉及一種非晶態結構BaF2的製備方法。該方法首先利用溶劑熱合成法製備晶粒尺寸為14nm左右的立方螢石結構BaF2納米晶粒，將其作為初始原料，然後再利用金剛石對頂砧壓機對材料加壓至最大壓力30GPa，樣品由立方螢石結構轉化為非晶態結構，將金剛石對頂砧壓機內壓力慢慢卸至常壓時，8#2樣品的非晶態結構仍然能夠在常壓下保留下來。本發明方法的初始原料具有製備過程簡單，晶粒尺寸小，形貌均一，粒徑分布窄等優點，高壓合成得到的產物在常壓下具有穩定的非晶態結構，相純度高。BaF2材料具有良好的光學性能，合成的新材料在光學、生物學等領域有很大應用潛力。
【專利說明】一種非晶態結構BaF2的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於材料製備的【技術領域】，特別涉及一種非晶態結構BaF2的製備方法。
【背景技術】
[0002] BaF2是鹼土金屬氟化物的重要一員，具有優良的光學性能。特別是它是平均衰減 時間均小於I ns的快閃成分，是迄今已知最快的無機閃爍體。人們對BaF2的閃爍性能進 行了深入的研究，BaF 2已經成為理想的高密度發光材料，在伽瑪射線和基本粒子探測器廣 泛應用[1，2]。另外，8&&具有較好的離子導電性，成為高溫電池、燃料電池、化學過濾器 和傳感器的重要候選材料[3]。由於其具有廣泛的應用潛力，BaF 2-直是研究的熱點材料， 特別是具有新晶體結構的BaF2材料的合成，成為材料領域新的挑戰，吸引了人們廣泛的研 究興趣。
[0003] 在壓力作用下物質分子之間和原子之間的距離會發生改變，導致物質的晶體結 構、電子結構發生改變，利用高壓方法可以得到常壓條件下無法合成的新相，是獲得新結 構、新材料的重要研究手段。BaF 2材料有三種晶體結構[4，5]:螢石型（你為）立方相、 ?-?13(：12型〇°/皿3)正交相和Ni 2In型六角相。其中螢石型立方相為穩定相， a -PbCl2型正交相和Ni2In型六角相為亞穩相。然而，到目前為止人們只發現了 BaF2的這 三種晶體結構，沒有利用各種物理化學手段合成出非晶態結構的BaF2相關研究報導。此外， 材料的晶體結構會很大地影響材料的光學、電學等物理和化學性質，合成新晶體結構的材 料將會優化器件功能，有很大的潛在的應用價值。因此，發展簡單、方便的方法來合成新 的晶體結構的BaF 2材料，對研究新功能材料的有重要意義。
[0004] [1] Wagner Vj Kugler A, Paehr Mj et al. Detection of Relativistic Neutrons by BaF2 Seiotillators [J]. Nuel. lnstr. and Meth., 1997, A 394: 332-340.
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【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是：克服【背景技術】存在的問題和缺陷，提供一種相純度 高、具有穩定的非晶態結構的BaF2的製備方法，該方法工藝步驟簡單。
[0006] 本發明的目的通過以下技術方案實現：該製備方法包括以下步驟： ①、將8. 4 mL油酸，0. 2 g NaOH，24mL無水乙醇製成混合溶液A，然後將混合溶液A放 置在磁力攪拌器上，室溫下強力攪拌60min，使油酸和NaOH充分反應，將0· 523g的Ba (NO3) 2 加入三相共存的混合溶液A中，攪拌10 min，最後在混合溶液中加入0. 168g的NaF，經攪拌 成乳白色懸濁液後移至40 mL聚四氟乙烯內膽的反應釜中，密封，在180 °C下熱處理24 h， 冷卻後取出，用環己烷收集容器底部的反應物，反應物用無水乙醇反覆離心清洗處理，經離 心清洗處理反應物經80 °C，10 h乾燥處理得到立方螢石相BaF2納米晶粒。
[0007] ②、以步驟①中製得的立方螢石相BaF2納米晶粒為初始原料，利用對稱式金剛石 對頂砧進行加壓，金剛石砧面大小為〇. 4mm，密封墊採用T301不鏽鋼片，預壓厚度為90伽， 在預壓的墊片上鑽個直徑為100 Am小孔，作為高壓樣品腔，將一小塊紅寶石置於其中高壓 樣品腔內，然後，將立方螢石相BaF2納米晶粒放入金剛石對頂砧壓機中進行加壓至最高壓 力30 GPa，得到高壓合成非晶態結構的BaF2。
[0008] ③、將金剛石對頂砧壓機緩慢卸壓至常壓，得到合成非晶態結構的BaF2，經測試卸 壓後合成非晶態結構的BaF 2沒有回到最初的立方螢石相，仍保持非晶態結構，說明利用高 壓手段可以成功合成非晶態結構的BaF2。
[0009] 本發明方法具有以下優點和積極效果： 1、 本發明方法採用溶劑熱法合成的晶粒尺寸小(小於15nm)的立方螢石相BaF2納米晶 粒為初始原料，採用金剛石對頂砧壓機在高壓下合成非晶態結構BaF 2的合成方法； 2、 本發明的初始原料為晶粒尺寸小，形貌均勻，粒徑分布窄的BaF2納米晶粒； 3、 本發明製備方法得到的樣品，通過用同步輻射XRD對樣品的晶體結構進行表徵，發 現在高壓下BaF2樣品具有穩定的非晶態結構，相純度很高，沒有其它結晶相衍射峰出現；卸 壓後樣品依然保持非晶態結構，沒有恢復初始的立方螢石結構； 4、 本發明具有過程簡單、室溫合成、合成時間短、可重複性高等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1是立方螢石結構BaF2納米晶粒的透射電鏡圖。
[0011] 圖2是立方螢石結構BaF2納米晶粒的粒徑分布圖。
[0012] 圖3是立方螢石結構BaF2納米晶粒的XRD圖。
[0013] 圖4是BaF2納米晶粒隨壓力變化的同步輻射XRD圖（實線為加壓過程，虛線為卸 壓過程)。
[0014] 圖5是立方螢石結構BaF2納米晶粒（a)與非晶態結構BaF2 (b)的同步輻射電子衍 射圖。
【具體實施方式】
[0015] 現結合實施例更加具體地描述本發明，如無特殊說明，所用試劑均為市售可獲得 的產品，並未加進一步提純使用。
[0016] 實驗試劑
【權利要求】
1. 一種非晶態結構BaF2的製備方法，其特徵在於：該製備方法包括以下步驟： ① 、將8. 4 mL油酸，0. 2 g NaOH，24mL無水乙醇製成混合溶液A，然後將混合溶液A放 置在磁力攪拌器上，室溫下強力攪拌60min，使油酸和NaOH充分反應，將0· 523g的Ba (NO3) 2 加入三相共存的混合溶液A中，攪拌10 min，最後在混合溶液中加入0. 168g的NaF，經攪拌 成乳白色懸濁液後移至40 mL聚四氟乙烯內膽的反應釜中，密封，在180 °C下熱處理24 h， 冷卻後取出，用環己烷收集容器底部的反應物，反應物用無水乙醇反覆離心清洗處理，經離 心清洗處理反應物經80 °C，10 h乾燥處理得到立方螢石相BaF2納米晶粒； ② 、以步驟①中製得的立方螢石相BaF2納米晶粒為初始原料，利用對稱式金剛石對頂 砧進行加壓，金剛石砧面大小為〇. 4mm，密封墊採用T301不鏽鋼片，預壓厚度為90伽，在預 壓的墊片上鑽個直徑為100 Am小孔，作為高壓樣品腔，將一小塊紅寶石置於其中高壓樣品 腔內，然後，將立方螢石相BaF2納米晶粒放入金剛石對頂砧壓機中進行加壓至最高壓力30 GPa，得到高壓合成非晶態結構的BaF 2 ; ③ 、將金剛石對頂砧壓機緩慢卸壓至常壓，得到合成非晶態結構的BaF2，經測試卸壓後 合成非晶態結構的BaF 2沒有回到最初的立方螢石相，仍保持非晶態結構，說明利用高壓手 段已經成功合成非晶態結構的BaF2。
【文檔編號】C01F11/22GK104211100SQ201410013144
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】王婧姝, 楊景海, 李秀豔, 胡廷靜, 李本淳 申請人:吉林師範大學