一种新型钙钛矿材料Sr3W2O8的制备方法

本发明属于无机材料与固体化学领域，具体涉及一种新型钙钛矿材料sr3w2o8的制备方法。

背景技术：

二十一世纪初，随着高压技术的飞速发展，人们对压力诱导相变的研究越来越深入，对高压相变的认识也有了极大的进展。高温高压下会导致材料发生结构相变和电子结构相变。高温高压环境所带来的结构相变现象有很多，像石英(比重2.65g/cm³)在压力作用下，会形成致密的柯石英(比重3.01g/cm³)，加压后会形成更致密的超石英(比重4.2g/cm³)。高温高压环境同时也会带来材料的电子结构相变，在压力作用下材料体积减小，导致材料中价电子空间的变化，电子轨道的重叠和杂化会导致电子出现退局域化的现象，进而很大可能会导致材料由绝缘体向金属的转变，这种转变被称为金属化。同时，还可导致磁性原子发生高低自旋态的转变，即磁性原子的电子结构由低自旋态向高自旋态(或高自旋态向低自旋态)发生转变。这些相变将有利于研究化合物结构相变、电子结构相变与性能之间的关系。

另外，近年来4d和5d过渡金属氧化物因其具有独特的电子性质而受到广泛关注。其中，具有多个d电子的过渡金属离子(例如：ir⁴⁺/ir⁵⁺/ru⁴⁺/ru⁵⁺/os⁴⁺/os⁶⁺)的氧化物得到了广泛研究，具有单个d电子的过渡金属离子(例如：nb⁴⁺和w⁵⁺)的氧化物研究较少。sakurai课题组利用高温高压方法，用常规固相反应制备的等摩尔量的srwo4和sr2wo5，在高温高压条件下得到化合物sr3w2o9，其结构为单斜物相。基于此，

本技术：
提出一种新型钙钛矿材料sr3w2o8的制备方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新型钙钛矿材料sr3w2o8的制备方法。制备sr3w2o8材料的具体步骤为：

(1)首先将氧化锶、二氧化钨、三氧化钨分别按摩尔比在手套箱中称量好，一般地，按制得约1g产物准备，将所得产物在研钵中充分混合研磨，制得混合粉末。

(2)将制得的混合粉末填入3.5mm直径的金箔坩埚中，并加以密封，随后将金箔坩埚在八面体高压配件中组装好，放入压腔，在2～10gpa和500～1200℃条件下反应10～60min后，淬火、卸压，找到金箔坩埚并去掉外层的金箔纸，得到黑色的样品块，即为目标化合物sr3w2o8。需要注意的是，本实验样品须严格在氩气保护的手套箱中操作或密封在无水无氧坩埚中。

本发明制备的新型钙钛矿材料工艺复杂，但纯度高、化学稳定性好，机械性能优异，具有独特的磁性特征。

附图说明

图1是实施例1制备的新型钙钛矿材料sr3w2o8在扫描电镜下得到的元素分布图，图(a)为晶体形貌图，图(b)、(c)、和(d)依次为元素sr、w、和o的元素分布图谱。

图2是实施例1制备的传统sr3w2o8钙钛矿材料与srwo4钙钛矿材料的w4fxps对比图。

图3是实施例1制备的传统sr3w2o8钙钛矿材料的热重图。

图4是实施例1制备的传统sr3w2o8钙钛矿材料的磁滞回线图。

图5是实施例1和实施例2分别在氩气气氛下和空气气氛下制备的新型sr3w2o8钙钛矿材料的xrd对比图。

具体实施方式

下面以具体实施例的方式做详细说明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

本实施例1设计生成0.002mol的目标产物sr3w2o8材料。在手套箱中称取0.006mol氧化锶、0.002mol二氧化钨和0.002mol三氧化钨，然后在研钵中充分研磨1小时，制得混合粉末。将制得的混合粉末填入3.5mm直径的金箔坩埚中并加以密封，用烧结的铬镁八面体中心作为压力介质，将金箔坩埚在高压配件中组装好放入压腔，在10gpa的条件下，以每次60w/min升温，记录温度至800℃，保温30min，淬火至室温，用14h卸压，卸压完成之后，找到金箔坩埚并去掉外层的金箔纸，得到黑色的样品块，观察表面是否有灰色物质，如果有，即被氧化后得到的产物srwo4，用砂纸打磨表面后，便可得到纯的sr3w2o8粉末。图1给出了所得产物的晶体形貌图及元素分布图，图2给出了所得产物的热重图谱，图3给出了所得产物的xps图谱，图4给出了所得产物的磁滞回线图，图5给出了所得产物在氩气气氛下测得的的xrd谱图。

实施例2：

本实施例1设计生成0.002mol的目标产物sr3w2o8材料。在手套箱中称取0.006mol氧化锶、0.002mol二氧化钨和0.002mol三氧化钨，然后在研钵中充分研磨1小时，制得混合粉末。将制得的混合粉末在手套箱中填入3.5mm直径的金箔坩埚中并加以密封，用烧结的铬镁八面体中心作为压力介质，将金箔坩埚在高压配件中组装好放入压腔，在10gpa的条件下，以每次60w/min升温，记录温度至800℃，保温30min。淬火至室温，用14h卸压，卸压完成后，在空气环境下找到金箔坩埚并去掉外层的金箔纸，即获得样品。图5给出了所得产物在空气气氛下测得的xrd谱图。

技术特征：

1.一种新型钙钛矿材料sr3w2o8的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

(1)首先将氧化锶、二氧化钨、三氧化钨分别按摩尔比在手套箱中称量好，一般地，按制得约1g产物准备，将所得产物在研钵中充分混合研磨，制得混合粉末；

(2)将制得的混合粉末填入3.5mm直径的金箔坩埚中，并加以密封，随后将金箔坩埚在八面体高压配件中组装好，放入压腔，在2～10gpa和500～1200℃条件下反应10～30min后，淬火、卸压，找到金箔坩埚并去掉外层的金箔纸，得到黑色的样品块，即为目标化合物sr3w2o8；需要注意的是，本实验样品须严格在氩气保护的手套箱中操作或密封在无水无氧坩埚中。

2.根据权利要求1所述的一种新型钙钛矿材料sr3w2o8的制备方法，其特征在于，可用于该方法的设备有真空手套箱和高温高压设备。

3.根据权利要求1所述的一种新型钙钛矿材料sr3w2o8的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿材料采用四价钨，选用二氧化钨参与反应。

4.根据权利要求1所述的一种新型钙钛矿材料sr3w2o8的制备方法，其特征在于，选用压力条件为2～10gpa，温度条件为500～1200℃。

5.根据权利要求1所述的一种新型钙钛矿材料sr3w2o8的制备方法，其特征在于，在保证压力的条件下，保温时间应为10～60min。

6.根据权利要求1所述的一种新型钙钛矿材料sr3w2o8的制备方法，其特征在于，材料的研磨和最终得到的样品都需在充满氩气气氛的手套箱中进行操作。

技术总结
本发明公开了一种新型钙钛矿材料Sr3W2O8的制备方法。(1)将纯度均为99％的氧化锶、二氧化钨和三氧化钨按照设计的钙钛矿材料Sr3W2O8的计量比组成称量配料；(2)将步骤(1)原料在手套箱中使用研钵研磨1h,得到混合产物；(3)将步骤(2)制得的混合产物填入3.5mm直径的金箔坩埚中并加以密封，随后将金箔坩埚在高压配件中组装好放入压腔，在2～10GPa和500～1200℃条件下反应10～60min后，淬火、卸压。(4)将步骤(3)中的金箔坩埚拨开，得到黑色的样品块，即为Sr3W2O8材料。本发明制备的新型钙钛矿材料工艺复杂，但纯度高、化学稳定性好，机械性能优异，具有独特的磁性特征，极具应用前景。

技术研发人员：冀瑞文;尹从岭;孙燕铭
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：2021.03.15
技术公布日：2021.06.18