一种快速制备致密FeSe1‑xTex材料的方法与流程

本发明涉及无机材料制备技术领域。更具体地，涉及一种快速制备致密FeSe_1-xTe_x材料的方法。

背景技术：

FeSe_1-xTe_x是一种重要的铁基超导材料。FeSe_1-xTe_x块体材料的现有制备方法，需使用高温炉对原料进行长达几小时甚至几十小时的热处理，能耗较大，效率较低。另外，在长时间的高温热处理过程中，原料中低熔点(221℃)的Se元素会大量挥发，导致制备的FeSe_1-xTe_x材料因成分改变而性能恶化。因此，开发可快速、高效、低能耗制备FeSe_1-xTe_x材料的新方法，已成为国内外研究者关注的焦点。

技术实现要素：

基于以上事实，本发明的一个目的在于提供一种快速制备致密FeSe_1-xTe_x材料的方法，其中，0≤x≤1，该方法快速，高效，产物纯净且制备得到的FeSe_1-xTe_x材料的气孔率≤1％且相组成为单纯四方相。

本发明的另一个目的在于提供上述方法制备得到的FeSe_1-xTe_x材料。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种快速制备致密FeSe_1-xTe_x材料的方法，包括如下步骤：

将Fe、Se和Te粉末混合均匀并压制成反应物坯体，并置于坩埚内；

将坩埚置于石墨舟中，并在坩埚周围堆放发热粉，再将石墨舟置于反应设备中；

将反应设备抽真空，并充入保护气体，点燃发热粉，发热粉燃烧引发反应物坯体燃烧。

优选地，所述反应物坯体中Fe、Se、Te粉末的原子比为Fe:Se:Te＝1:(1-x):x，其中，0≤x≤1。

在本发明的一些优选实施方式中，所述x可为，例如，0.5≤x≤1、0.5≤x≤0.7、0.9≤x≤1、0.5、0.7、0.9、1，等。

如无特殊说明，本发明中任一所述的粉末均是指纯度在99.5％以上的粒径在XXXX的粉末。

优选地，所述坩埚为石英坩埚。

优选地，所述发热粉由Ti、C和TiC粉末混合而成，其中，Ti和C粉末的重量比为Ti:C＝4:1，TiC粉末在发热粉中所占的重量百分比为40％～50％；或者，

所述发热粉由Al、TiO₂、C和Al₂O₃粉末混合而成，其中，Al、TiO₂和C粉末的重量比为Al:TiO₂:C＝3:6:1，Al₂O₃粉末在发热粉中所占的的重量百分比为35％～40％。申请人发现，选用本申请中特定的发热粉，会使得燃烧时间更迅速，产物的致密性更高。

优选地，所述反应设备为高压燃烧反应设备。

优选地，所述保护气体为氩气或氮气。

优选地，所述保护气体的压力为5～20MPa。

更优选地，所述保护气体的压力为5～15MPa。

优选地，所述点燃发热粉的方法为用钨丝点火的方式点燃发热粉。

本发明中，发热粉燃烧后能迅速的引发反应物坯体燃烧，引燃后的反应物坯体可自行维持燃烧反应，反应结束后得到所述FeSe_1-xTe_x材料。

本发明还保护上述方法制备得到的FeSe_1-xTe_x材料，其中，0≤x≤1。

所述FeSe_1-xTe_x材料的气孔率≤1％；所述FeSe_1-xTe_x材料的相组成为单纯四方相。

如无特殊说明，本发明中所记载的任何原料均可通过市售购买获得或通过本领域常规手段获得。

另外需注意的是，如无特殊说明，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

本发明的有益效果如下：

本发明制备致密FeSe_1-xTe_x(0≤x≤1)材料的方法快速、高效，且制备得到的FeSe_1-xTe_x材料的气孔率≤1％且相组成为单纯四方相。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例1制备得到的FeSe_0.5Te_0.5材料的XRD谱图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种快速制备致密FeSe_0.5Te_0.5材料的方法，步骤如下：

将Fe、Se、Te粉末按照原子比为Fe:Se:Te＝1:0.5:0.5的比例混合均匀并压制成反应物坯体，将反应物坯体装入一石英坩埚内，然后将石英坩埚放置在一个大的石墨舟中，石英坩埚周围堆放发热粉，发热粉由Ti、C、TiC三种粉末混合而成，其中，Ti的重量百分比为48％，C的重量百分比为12％，TiC的重量百分比为40％。将石墨舟置于高压燃烧反应设备中，将反应设备抽真空之后充入氩气，至氩气压力为10MPa。通过钨丝点火方式将发热粉点燃，发热粉燃烧后放热迅速引发反应物坯体燃烧，坯体燃烧结束后，得到单纯四方相FeSe_0.5Te_0.5材料。测定所得材料的气孔率，测量方法为：首先通过阿基米德排水法测出材料在室温下的体积密度，然后根据实测的晶格常数计算得到理论密度，用体积密度除以理论密度得到相对密度，用1减去相对密度得到气孔率(如无其它说明，本发明中气孔率的检测方法均为此方法)。经检测，其气孔率为0.8％。得到的FeSe_0.5Te_0.5材料的XRD谱图如图1所示，从图中可知，得到的为单纯四方相FeSe_0.5Te_0.5材料。

实施例2

一种快速制备致密FeSe材料的方法，步骤如下：

将Fe、Se粉末按照原子比为Fe:Se＝1:1的比例混合均匀并压制成反应物坯体，将反应物坯体装入一石英坩埚内，然后将石英坩埚放置在一个大的石墨舟中，石英坩埚周围堆放发热粉。发热粉由Ti、C、TiC三种粉末混合而成，其中，Ti的重量百分比为40％，C的重量百分比为10％，TiC的重量百分比为50％。将石墨舟置于高压燃烧反应设备中，将反应设备抽真空之后充入氮气，至氮气压力为20MPa。通过钨丝点火方式将发热粉点燃，发热粉燃烧后放热迅速引发反应物坯体燃烧，坯体燃烧结束后，得到FeSe材料，经XRD分析，其为单纯的四方相，其气孔率为1％。

实施例3

一种快速制备致密FeTe材料的方法，步骤如下：

将Fe、Te粉末按照原子比为Fe:Te＝1:1的比例混合均匀并压制成反应物坯体，将反应物坯体装入一石英坩埚内，然后将石英坩埚放置在一个大的石墨舟中，石英坩埚周围堆放发热粉。发热粉由Al、TiO₂、C、Al₂O₃四种粉末混合而成，其中，Al、TiO₂和C粉末的重量比固定为Al:TiO₂:C＝3:6:1，Al₂O₃在发热粉中的重量百分比为40％。将石墨舟置于高压燃烧反应设备中，将反应设备抽真空之后充入氩气，至氩气压力为5MPa。通过钨丝点火方式将发热粉点燃，发热粉燃烧后放热引发反应物坯体燃烧，坯体燃烧结束后，得到FeTe材料，经XRD分析，其为单纯的四方相。其气孔率为0.5％。

实施例4

一种快速制备致密FeSe_0.3Te_0.7材料的方法，步骤如下：

将Fe、Se、Te粉末按照原子比为Fe:Se:Te＝1:0.3:0.7的比例混合均匀并压制成反应物坯体，将反应物坯体装入一石英坩埚内，然后将石英坩埚放置在一个大的石墨舟中，石英坩埚周围堆放发热粉。发热粉由Al、TiO₂、C、Al₂O₃四种粉末混合而成，其中，Al、TiO₂和C粉末的重量比固定为Al:TiO₂:C＝3:6:1，Al₂O₃粉末在发热粉中的重量百分比为35％。将石墨舟置于高压燃烧反应设备中，将反应设备抽真空之后充入氮气，氮气压力为15MPa。通过钨丝点火方式将发热粉点燃，发热粉燃烧后放热迅速引发反应物坯体燃烧，坯体燃烧结束后，得到FeSe_0.3Te_0.7材料，经XRD分析，其为单纯的四方相，其气孔率为0.6％。

对比例1

重复实施例4，区别在于，不使用发热粉，直接将反应物坯体的一端通过钨丝点火的方式进行点燃，燃烧结束后，得到FeSe_0.3Te_0.7材料，其气孔率为1.7％。

对比例2

重复实施例4，区别在于，不使用发热粉，且将石墨舟置于离心燃烧反应设备中。启动设备使石墨坩埚围绕主轴高速旋转，当转速达到3000转/分时，通过钨丝点火方式将反应物坯体一端点燃，燃烧结束后，得到FeSe_0.3Te_0.7材料，其气孔率为1.6％。

对比例3

重复实施例4，区别在于，将发热粉改为“发热粉由Al、TiO₂、C、Al₂O₃四种粉末混合而成，其中，Al、TiO₂和C粉末的重量比固定为Al:TiO₂:C＝3:6:2，Al₂O₃粉末在发热粉中的重量百分比为45％”，燃烧结束后，得到单纯四方相FeSe_0.5Te_0.5材料，其气孔率为1.25％。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。