固相反应制备纯相铟钡钴四氧七的方法技术

本发明专利技术公开了一种纯相铟钡钴四氧七（InBaCo4O7）的制备方法，是以高纯的In2O3、BaCO3和Co4O7为原料，混合后放在玛瑙研钵中充分研磨至原料混合均匀；将混合物缓慢加热到1000~1100℃，并恒温煅烧10h~12h，完成脱碳反应；再将经煅烧的混合物再次研磨，压片，然后在1200℃~1450℃下煅烧20h~24h，自然冷却至环境温度，即得目标产物InBaCo4O7。通过对该无机化合物的X射线衍射数据进行结构精修，首次得到无机化合物InBaCo4O7诸如相空间、晶胞尺寸、原子占位等详细结构参数。目前所得到的该物质详细结构参数已被粉末衍射标准联合委员会（JCPDS）的衍射数据国际中心（ICDD）收录。

Preparation of pure indium barium cobalt tetroxide by solid state reaction

The invention discloses a preparation method of pure phase InBaCo4O7, which takes high purity In2O3, BaCO3 and Co4O7 as raw materials, mixes them and grinds them in an agate mortar until the raw materials are mixed evenly; slowly heats the mixture to 1000-1100 C, calcines at constant temperature for 10h-12h, completes decarbonization reaction; then grinds the calcined mixture again, pressing tablets, and then grinds it at 1200. The target product InBaCo4O7 was obtained by calcining at ~1450 ~20h~24h and cooling naturally to ambient temperature. The structure parameters of InBaCo4O7, such as phase space, cell size and atomic occupancy, were obtained for the first time by refining the X-ray diffraction data of the inorganic compound. The detailed structural parameters of the material have been included in the International Center for Diffraction Data (ICDD) of the Joint Committee on Powder Diffraction Standards (JCPDS).

【技术实现步骤摘要】
固相反应制备纯相铟钡钴四氧七的方法
本专利技术涉及一种纯相InBaCo4O7的制备方法，尤其涉及一种固相反应法制备无机化合物InBaCo4O7的方法，属于钴酸盐材料领域。
技术介绍
层状钴酸盐RBaCo4O7（R=稀土离子）化合物属于六角立方结构，空间群为P63mc，其中Co(1)2+O4四面体和Co(2)3+O4四面体分别在ab平面上形成交替的Kagome格子和三角格子层。由于磁性Co离子这种特殊的几何排列，导致这类化合物具有自旋阻挫并导致复杂的磁性能，诸如3D反铁磁有序，场诱导的铁磁有序等。同时先前研究显示该类化合物还具有显著的吸氧/解吸能力。由于其复杂的结构特性导致该化合物呈现出丰富的物性，因此合成不同稀土元素占据R位的这类化合物的晶体结构和磁性是近年来一个重要和基本的问题。铟钡钴四氧七（InBaCo4O7）是一种重要的量子磁性材料。目前，对于稀土In离子替代R位的无机化合物InBaCo4O7还鲜有研究报道，同时InBaCo4O7这个无机化合物详细的结构参数一直未被确定。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无机化合物铟钡钴四氧七InBaCo4O7的制备方法，并使用Fullprof软件解析得到无机化合物InBaCo4O7详细的结构参数。一、InBaCo4O7的制备采用新型固相反应法制备无机化合物InBaCo4O7样品：以高纯的In2O3(99.9%)、BaCO3(99.999%)和Co4O7(99.99%)为原料，混合后放在玛瑙研钵中充分研磨至原料混合均匀；再将混合物放入管式炉中缓慢加热到1000~1100℃（升温速率为5℃/min~7℃/min），并恒温煅烧10h~12h，完成脱碳反应，即碳酸钡分解成氧化钡和二氧化碳；再将煅烧后的混合物再次研磨，压片，压片，然后在1150℃~1300℃下煅烧20h~24h，自然冷却至环境温度，即得目标产物InBaCo4O7。其化学反应式为：BaCO3(s)+12In2O3(s)+43Co3O4(s)→InBaCo4O7(s)+CO2(g)+512O2(g)。注：s代表固体，g代表气体。原料In2O3(99.9%)、BaCO3(99.999%)和Co4O7(99.99%)按照BaCO3:In2O3:Co4O7=6:3:8的物质的量比进行混合。压片工艺在该固相合成过程中非常重要：压片可以使物质更致密，可以避免普通固相法在1000℃以上物质分解，而杂质也可以更好的除去。压片的压力也非常重要，压力过高会使片子不容易取下来，压力过低会碎掉，压力在12MPa~13Mpa之间，压片时间在4~6分钟左右。二、无机化合物InBaCo4O7的结构参数1、X射线衍射将制备的无机化合物InBaCo4O7样品进行X射线衍射测试。使用Xpert室温衍射仪进行步进式扫描，2θ的扫描范围为20.00000°~79.99346°，2θ最小步长为0.0010000°，扫描步长为0.0167113°，得到无机化合物InBaCo4O7的XRD数据。由于InBaCo4O7和YBaCo4O7属于同构无机化合物，且YBaCo4O7的晶体结构和详细的结构参数已经确定。所以先利用YBaCo4O7的晶体结构对无机化合物InBaCo4O7的XRD数据使用Fullprof软件进行精修（精修能作为结构解析的一个方法，当将结构中的某一元素替换，我们也可以用精修来解析同型结构），最终得到InBaCo4O7这种无机化合物结构的详细信息。精修得到InBaCo4O7的结构参数见表1。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术的无机化合物InBaCo4O7的制备方法做进一步说明。实施例1称取0.4628g(0.00167mol)In2O3(99.9%)，0.6579g(0.003334mol)BaCO3(99.999%)，1.0704g（0.004445mol）Co4O7(99.99%)，混合后放在玛瑙研钵中充分研磨至原料混合均匀；再将混合物放入管式炉中，缓慢加热到1000℃（升温速率为5℃/min），并恒温煅烧12h，完成脱碳反应，即碳酸钡分解成氧化钡和二氧化碳；再将煅烧后的混合物再次研磨，压片，然后再放入管式炉中，缓慢加热到1200℃，煅烧24h，自然冷却至环境温度，即得纯相InBaCo4O7，产率为100%。实施例2称取0.4628g(0.00167mol)In2O3(99.9%)，0.6579g(0.003334mol)BaCO3(99.999%)，1.0704g（0.004445mol）Co4O7(99.99%)，混合后放在玛瑙研钵中充分研磨至原料混合均匀；再将混合物放入管式炉中，缓慢加热到1050℃（升温速率为5℃/min），并恒温煅烧12h，完成脱碳反应，即碳酸钡分解成氧化钡和二氧化碳；再将煅烧后的混合物再次研磨，压片，然后再放入管式炉中，缓慢加热到1300℃，煅烧24h，自然冷却至环境温度，即得纯相InBaCo4O7，产率为80%。实施例3称取0.4628g(0.00167mol)In2O3(99.9%)，0.6579g(0.003334mol)BaCO3(99.999%)，1.0704g（0.004445mol）Co4O7(99.99%)，混合后放在玛瑙研钵中充分研磨至原料混合均匀；再将混合物放入管式炉中，缓慢加热到1100℃（升温速率为5℃/min），并恒温煅烧12h，完成脱碳反应，即碳酸钡分解成氧化钡和二氧化碳；再将煅烧后的混合物再次研磨，压片，然后再放入管式炉中，缓慢加热到1250℃，煅烧24h，自然冷却至环境温度，即得纯相InBaCo4O7，产率为85%。上述各实施例中，压片的压力控制在12MPa~13Mpa之间，压片时间在4~6分钟左右。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.固相反应制备纯相InBaCo4O7的方法，是以高纯的In2O3、BaCO3和Co4O7为原料，混合后放在玛瑙研钵中充分研磨至原料混合均匀；将混合物放入管式炉中缓慢加热到缓慢加热到1000~1100℃，并恒温煅烧10h~12h，完成脱碳反应；再将经煅烧的混合物再次研磨，压片，然后在1200℃~1450℃下煅烧20h~24h，自然冷却至环境温度，即得目标产物InBaCo4O7。

【技术特征摘要】
1.固相反应制备纯相InBaCo4O7的方法，是以高纯的In2O3、BaCO3和Co4O7为原料，混合后放在玛瑙研钵中充分研磨至原料混合均匀；将混合物放入管式炉中缓慢加热到缓慢加热到1000~1100℃，并恒温煅烧10h~12h，完成脱碳反应；再将经煅烧的混合物再次研磨，压片，然后在1200℃~1450℃下煅烧20h~24h，自然冷却至环境温度，即得目标产物InBaCo4O7。2.如权利要求1所述固相反应制备纯相InBaCo4O7的方法，其特征在于：原料高纯的In2O3的纯度为99.9%，BaCO3的纯度为99.999%，Co4O7的纯度为99.99%。3.如权利要求1所述固相反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮明岳，李玉红，鲁义东，欧阳钟文，陈宏善，魏太保，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62