一种制备钡铅铋氧超导及电子材料的方法技术

一种制备钡铅铋氧超导及电子材料的方法，步骤为：ａ、按制备钡铅铋氧铋酸盐ＢａＰｂ↓［１－ｘ］Ｂｉ↓［ｘ］Ｏ↓［３］，０≤ｘ≤１．０的化学计量比，称量原料Ｂａ（ＯＨ）↓［２］.８Ｈ↓［２］Ｏ，Ｐｂ↓［３］Ｏ↓［４］，ＮａＢｉＯ↓［３］.２Ｈ↓［２］Ｏ和Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］，其中ＮａＢｉＯ↓［３］.２Ｈ↓［２］Ｏ、Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］的摩尔比又为０．５～２．５∶１；将原料研磨成粉末，混匀作混合原料；另选取摩尔比１∶１硝酸钾、硝酸钠混合物作熔盐，熔盐与能制得的ＢａＰｂ↓［１－ｘ］Ｂｉ↓［ｘ］Ｏ↓［３］的摩尔比为１０～３０∶１；ｂ、将混合原料和熔盐混合均匀，１００～２００℃，保温２～３小时，再４００～６００℃，保温１０～２０小时，冷却；ｃ、冲洗和干燥。制得的钡铅铋氧ＢａＰｂ↓［１－ｘ］Ｂｉ↓［ｘ］Ｏ↓［３］，ｘ＝０为金属导体电子材料；０．０５≤ｘ≤０．３０为超导材料；０．３０＜ｘ≤１．０为半导体材料。该方法的制备温度低、周期短，工艺简单，便于工业化生产；制得物化学组分易于控制、成分稳定、颗粒度小而均匀，性能稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超导及电子材料的制备
，尤其涉及制备钡铅铋氧超导及电子材料的方法。
技术介绍
1975年，A.W.Sleight等人报道用固相反应法成功合成了BaPb1-xBixO3材料，在x＝0(也即BaPb1-xBixO3材料为BaPbO3)时，表现出金属导体的性质，可作电子材料中的导体材料；0.05≤x≤0.30表现出超导电性，可作为超导材料；在0.30＜x≤1.0表现出半导体性质，可作电子材料中的半导体材料。合成条件是在空气中800-1000度烧结(《Solid State Communications》第17卷，第27页)。2004年，T.Nishida等人报道，BPBO在铁电随机存取存储器设备(FeRAM)中是一种很好的电极材料(《Ceramics International》第30卷，第1089页)。随着高温超导研究的深入，对超导材料制备的要求越来越苛刻，各种物理性能的测量，超导机理的研究以及材料的应用等都需要纯度高、性能好的超导材料。1993年，T.Hashimoto等人报道了在氧气和氩气分中，用固相反应法制备BPBO超导体，制备温度720～850度，反应时间需要100多个小时(《Solid StateCommunications》第87卷第251页)。对于BPBO超导材料及电子材料的制备大部分是采用上述的固相反应法来制备。固相反应是发生在固体与固体之间，利用金属化合物的热分解产物，经扩散后发生化学反应。因此固相反应在高温下才能进行，而且化合物间反应不充分，生成材料内部缺陷多，对研究材料内部结构对性能的影响造成困难。总之，这种方法制备BPBO步骤多、周期长、制备温度高、化学组分不易控制，且制备生成材料颗粒粗、均匀度差，材料性能不好，尤其是制备的超导材料、超导性能不能满足要求，制约了BPBO超导材料的发展与应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供，该方法制备温度低、周期短，工艺简单，便于工业化生产；制得的钡铅铋氧超导及电子材料，化学组分易于控制、成分稳定、颗粒度小而均匀，性能稳定，尤其是超导材料的性能稳定，超导转换温度低。本专利技术实现其专利技术目的所采用的技术方案是一种制备钡铅铋氧超导及电子材料，由以下步骤组成a、材料称取按制备材料钡铅铋氧铋酸盐BaPb1-xBixO3，0≤x≤1.0的化学计量比，也即摩尔比Ba∶Pb∶Bi＝1∶1-x∶x称量原料Ba(OH)2·8H2O，Pb3O4，NaBiO3·2H2O和Bi2O3，其中提供Bi的两种原料NaBiO3·2H2O、Bi2O3的摩尔比又为0.5～2.5∶1；将这些原料研磨成粉末，并均匀混合作混合原料；另选取摩尔比1∶1的硝酸钾、硝酸钠混合物作熔盐；按熔盐与能制得的BaPb1-xBixO3的摩尔比10～30∶1的比例，将熔盐与混合原料混合均匀，盛入反应器。b、烧结反应器放入箱式电炉中加热至100～200℃，保温2～3小时，再加热400～600℃，保温10～20小时，混合原料在熔盐中反应生成粉体，冷却至室温。c、冲洗和干燥用蒸馏水和酒精冲洗反应器中的粉体，洗净后干燥即得。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是将钡铅铋氧的反应原料加入硝酸钾、硝酸钠熔盐(即媒介)中，使熔盐与反应原料充分混合后进行反应反应温度较宽，原料溶解度高，从而使原料之间得到充分反应，保证了制成的材料的颗粒度小；反应时间短，能在400～600℃的相对较低的温度下完成合成，在这一个过程中，进行了原料之间的多种化学反应，单步完成合成，操作简单；同时由于这是一种化学反应过程，化学组分易于事先控制，生成物的成分和组成确定，生成物的电学性能稳定；合成物为粉状，易于加工制成使用所需的块材或线材。总之，该制备方法的合成温度低、合成时间短、单步反应即可完成，工艺简单，便于工业化生产，制成的超导体及电子材料成分稳定、颗粒度小而均匀，性能稳定。实验也证明，本专利技术方法制得的钡铅铋氧超导体材料，其超导转换温度可达11K，超导性能好上述冲洗及干燥的具体做法为将粉体用蒸馏水冲洗3～4次，再用酒精冲洗2～3次，将盐份去除干净；再放入干燥箱中，在75～150℃下干燥20～30个小时。下面结合附图和具体的实施方式对本专利技术进一步说明。附图说明图1是本专利技术实施例一制备的BaPb0.75Bi0.25O3钡铅铋氧铋酸盐超导材料的X射线衍射图谱。其中纵坐标为密度，横坐标为衍射角2θ，单位为度(deg)。图2是本专利技术实施例一制备的BaPb0.75Bi0.25O3钡铅铋氧铋酸盐超导材料的放大5000倍扫描电子显微镜(SEM)照片。图3是本专利技术实施例一制备的BaPb0.75Bi0.25O3钡铅铋氧铋酸盐超导材料的超导转变曲线。其中纵坐标为磁矩(Moment)，单位为电磁学单位(emu/g)；横坐标为温度，单位为开尔文(Kelvin)。具体实施例方式实施例一a、材料选取按制备钡铅铋氧铋酸盐BaPb0.75Bi0.25O3(即BaPb1-xBixO3，，x＝0.25)超导材料的化学计量比，也即按摩尔比Ba∶Pb∶Bi＝1∶0.75∶0.25称量原料氢氧化钡(Ba(OH)2·8H2O)、铋酸钠(NaBiO3·2H2O)、三氧化二铋(Bi2O3)、四氧化三铅(Pb3O4)，其中NaBiO3·2H2O和Bi2O3的摩尔比为1∶1。将这些原料研磨至粉末状，并均匀混合作混合原料；另选取摩尔比1∶1硝酸钾、硝酸钠混合物作熔盐，熔盐与能制得的BaPb0.75Bi0.25O3的摩尔比为15∶1，将熔盐与混合原料混合均匀，盛入反应器。b、烧结将混合原料和熔盐混合均匀，盛入派热克斯玻璃烧杯反应器中，放入箱式电炉中加热至200℃，保温2小时去掉水分，再加热至500℃后，保温烧结20小时，混合原料在熔盐中反应生成粉体，冷却至室温。c、冲洗及干燥先用热蒸馏水冲洗3次，再用酒精冲洗3次，然后在75℃下干燥24小时后便得到黑色的钡铅铋氧铋酸盐超导粉体材料。图1为用本例方法制备的钡铅铋氧铋酸盐超导材料的X射线衍射图谱，由图分析可见，制备的钡铅铋氧铋酸盐超导材料的的化学式为Ba0.75Pb0.25BiO3。图2为用本例方法制备的钡铅铋氧铋酸盐超导材料的5000倍扫描电子显微镜(SEM)照片。图3为用本例方法制备的钡铅铋氧铋酸盐超导材料的超导转变曲线。由图3可见，超导转变温度为11K。以上的实验与测试数据证明，本例制备所得的钡铅铋氧铋酸盐超导粉体材料的化学式确为Ba0.75Pb0.25BiO3，而其超导转变温度为11K，超导性能好。实施例二本例与实施例一基本相同，所不同的仅是NaBiO3·2H2O和Bi2O3的摩尔比为0.5∶1，熔盐与能制得的BaPb0.75Bi0.25O3的摩尔比为20∶1，研磨混合均匀，放入派热克斯玻璃烧杯反应器中，然后在150℃下保温1.5小时去掉水分，再在600℃下烧结10小时，冷却到室温，先用热蒸馏水冲洗4次，再用酒精冲洗2次，然后在100℃下干燥20小时后便得到黑色的钡铅铋氧铋酸盐超导粉体材料。实验证明，制备所得的钡铅铋氧铋酸盐超导粉体材料的化学式为BaPb0.75Bi0.25O3，超导转变温度为10.5K。实施例三本例与实施例一基本相同，所不同的仅是NaBiO3·2H2O和Bi2O3的摩尔比为2∶1，熔盐与能制得的BaPb0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备钡铅铋氧超导及电子材料的方法，由以下步骤组成：ａ、材料称取：按制备材料钡铅铋氧铋酸盐ＢａＰｂ↓［１－ｘ］Ｂｉ↓［ｘ］Ｏ↓［３］，０≤ｘ≤１．０的化学计量比，也即摩尔比Ｂａ∶Ｐｂ∶Ｂｉ＝１∶１－ｘ∶ｘ称量原料Ｂａ（ＯＨ）↓［２ ］.８Ｈ↓［２］Ｏ，Ｐｂ↓［３］Ｏ↓［４］，ＮａＢｉＯ↓［３］.２Ｈ↓［２］Ｏ和Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］，其中提供Ｂｉ的两种原料ＮａＢｉＯ↓［３］.２Ｈ↓［２］Ｏ、Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］的摩尔比又为０．５～２．５∶１；将这些原料研磨成粉末，并均匀混合作混合原料；另选取摩尔比１∶１的硝酸钾、硝酸钠混合物作熔盐；按熔盐与能制得的ＢａＰｂ↓［１－ｘ］Ｂｉ↓［ｘ］Ｏ↓［３］的摩尔比１０～３０∶１的比例，将熔盐与混合原料混合均匀，盛入反应器；ｂ、烧结：反应器放入箱式电炉中加热至１ ００～２００℃，保温２～３小时，再加热４００～６００℃，保温１０～２０小时，混合原料在熔盐中反应生成粉体，冷却至室温；ｃ、冲洗和干燥：用蒸馏水和酒精冲洗反应器中的粉体，洗净后干燥即得。

【技术特征摘要】
1.一种制备钡铅铋氧超导及电子材料的方法，由以下步骤组成a、材料称取按制备材料钡铅铋氧铋酸盐BaPb1-xBixO3，0≤x≤1.0的化学计量比，也即摩尔比Ba∶Pb∶Bi＝1∶1-x∶x称量原料Ba(OH)2·8H2O，Pb3O4，NaBiO3·2H2O和Bi2O3，其中提供Bi的两种原料NaBiO3·2H2O、Bi2O3的摩尔比又为0.5～2.5∶1；将这些原料研磨成粉末，并均匀混合作混合原料；另选取摩尔比1∶1的硝酸钾、硝酸钠混合物作熔盐；按熔盐与能制得的BaPb1-xBixO3的摩尔比1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永亮，崔雅静，张勇，赵勇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]