一种“6H”-BaIrO₃晶体及其制备方法

专利名称：一种“6H”-BaIrO₃晶体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种"6H"-Balr03晶体及其制备方法，特别是涉及一种利 用高温高压方法合成的单相"6H"-Balr03晶体以及制备该晶体的高温高压 方法。
背景技术：
近年来，由于铱氧化物具有很多新奇的性质，人们对其展开了广泛 的研究工作。AIr03(A=Ca、 Sr、 Ba)是铱氧化物中的一个重要体系，Calr03 属于后钙钛矿结构，空间群为Cmcm。 SrlrO;在常压下为畸变的6H结构， 空间群为C2/c，表示为"6H";高压下为钙钛矿结构，空间群为Pbnm。由 于Ba"+离子与Ir4+离子半径相差较大，Balr(^不易形成钙钛矿结构，在常 压下形成畸变的9R结构，表示为"9R"。它的常压相是一种具有电荷密度 波(CDW)的材料。在Balr03中，用Sr替代Ba可以使其逐渐转变为"6H" 结构。由于Sr的替代起到压力的作用，因此，在高温高压下Balr03可能 会转变为与Srlr03常压相类似的结构。但是，目前未能克服的难题是不能合成单相的"6fT'-Balr03晶体，从 而不能对其结构和物性进行表征。由于压力非常适合用于稳定高度致密 的l^钛矿物质，在材料的研究中发挥着极其重要的作用，是研制铱氧化 物的重要手段，所以，基于此，为克服这一难题，我们采用了高温高压 合成方法，通过对"9R"-Balr03相进行高温高压处理，从而获得了单相的 "6H"-Balr03晶体，并使得研究其晶体结构和物理性质成为可能。发明内容本发明的目的之一是提供一种单相的"6H"-BalK)3晶体，该晶体是在 高温高压下通过处理单相的"9R"-Balr03合成的。本发明的另一 目的是提供一种单相"6H"-Balr03晶体的制备方法。为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案本发明提供了一种单相的"6H"-Balr03晶体，其空间群为C2/c,晶胞 参数为a=5.746A， b=9.929A, c=14.343A， p=91.340。。本发明提供了一种单相"6H"-Balr03晶体的制备方法，该方法先采用 固态化学方法制备出单相的"9R"-Balr03;然后利用高温高压条件处理单 相的"9R"-Balr03，然后经淬火合成单相"6H"-Balr03晶体，上述高温高压 条件为温度900。C一100(TC,优选IOO(TC;压力4.5 —5GPa，优选5GPa; 保温时间30分钟以上，优选60分钟以上。上述的单相"6H"-Balr03晶体的制备方法中，所述固态化学方法制备 出单相"9R"-Balr03的具体步骤包括常压下利用固态反应法，将化学纯的BaC03 (纯度不低于99.9%) 和Ir粉末以1:1的摩尔比混合、研磨，在90(TC — 100(TC的条件下进行第 一次烧结，保温12小时以上，然后在100(TC — 110(TC的条件下进行第二 次烧结，保温24小时以上，或者再于第二次烧结的温度范围内重复烧结 多次，优选2次，最终得到单相的"9R"-Balr03。其中，第二次烧结温度优选100(TC。上述的单相"6H"-Balr03晶体的制备方法中，高温高压方法处理单相 "9R"-Balr03的具体步骤包括将常压下得到的单相"9R"-Balr03压成小圆片，优选直径为5mm、厚 度为1.5mm，并用金箔或铂箔包裹，放入置于高压组装件内的石墨炉中， 进行高压合成，石墨炉内用的介质是六方氮化硼(h-BN)。样品合成是在滑块式六面顶高压机上进行，先在室温下缓慢升压至5GPa，再启动加热 程序加热至900。C一100(TC，然后保温30分钟以上，淬火至室温，然后 卸压(lGPa=l万大气压)，获得单相"6H"-Balr03晶体。其中，在高压实验前，优选进行温度和压力的标定，并用控制加热 功率的方法控制加热温度。利用本发明的高温高压条件，可对常压下合成的单相"9R"-Balr03进 行处理，从而制备出单相的"6H"-Balr03晶体，该晶体结晶质量好，经X 射线衍射证实为单相，并对其物理结构和性能进行了测试。本发明的 "6H"-Balr03晶体的磁性包括Curie顺磁性和交换增强的Pauli顺磁性两部 分，它可用作顺磁金属加以使用。


下面结合附图和实施例对本发明做进一步地描述图l是本发明的高温高压合成样品的装置示意图。图2是本发明的高温高压法所制备的"6H"-Balr03晶体的XRD图谱，图中对主要衍射峰进行了指标化。图3是本发明的高压制备"6H"-Balr03样品的磁化率随温度的变化关系，插图是电阻率随温度的变化关系。
具体实施方式
实施例l1)常压下，利用固态化学方法制备单相的"9R"-Balr03。 利用固态反应法，将99.9y。纯度的BaC03和99.9。/。纯度的Ir粉末以1:1 的摩尔比混合、研磨，在90(TC的条件下烧结，保温12小时。然后在1000 'C的条件下烧结3次，每次保温24小时，就可得到单相的"9R"-Balr03晶体。2)利用高温高压方法合成单相的"6H"-Balr03晶体。 将常压下得到的单相"9R"-Balr03压成直径5mm、.厚度1.5mm的小圆 片，用金箔包裹。将样品放入石墨炉，装入如图l所示的高压组装件装置 内进行高压合成，其中石墨炉内用的介质是六方氮化硼(h-BN)。样品合 成在滑块式六面顶高压机上进行，高压实验前首先进行温度和压力的标 定，用控制加热功率的方法控制加热温度。先在室温下缓慢升压至5GPa， 再启动加热程序加热至100(TC，在高温高压条件下保温30分钟，淬火至 室温，然后卸压(lGPa二l万大气压)。对淬火后获得的样品进行X射线衍射研究，结果示于图2中，证实为 单相的"6H"-Balr03晶体，结晶质量较好，其空间群为C2/c,晶胞参数为 a=5.746A， b=9.929A， c=14.343A， p=91.340°。其电阻率和磁化率随温度 的变化关系示于图3中。实施例21) 常压下，利用固态化学方法制备单相的"9R"-Balr03。 利用固态反应法，将99.9n/。纯度的BaC03和99.9n/。纯度的Ir粉末以l:l的摩尔比混合、研磨，在1000'C的条件下烧结，保温12小时。然后在1100 'C的条件下烧结3次，每次保温24小时，就可得到单相的"9R"-Balr03。2) 利用高温高压方法合成单相的"6H"-Balr03晶体。 将常压下得到的单相"9R"-Balr03压成直径5mm、厚度1.5mm的小圆片，用铂箔包裹。将样品放入置于高压组装件内的石墨炉中，进行高压 合成，石墨炉内用的介质是六方氮化硼(h-BN)。样品合成在滑块式六面 顶高压机上进行，高压实验前首先进行温度和压力的标定，用控制加热 功率的方法控制加热温度。先在室温下缓慢升压至5GPa，再启动加热程序加热至950'C，在高温高压条件下保温60分钟，淬火至室温，然后卸压 (lGPa二l万大气压)。同实施例l，对淬火后获得的样品进行X射线衍射研究，发现为单相 的"6H"-Balr03晶体，结晶质量较好。实施例31)常压下，禾U用固态化学方法制备单相的"9R"-Balr03。 利用固态反应法，将99.9。/。纯度的BaC03和99.9n/。纯度的Ir粉末以l:l 的摩尔比混合、研磨，在900。C的条件下烧结，保温12小时。然后在1050 'C的条件下烧结3次，每次保温24小时，就可得到单相的9R-Balr03。 2 )利用高温高压方法合成单相的"6H"-Balr03晶体。 将常压下得到的单相"9R"-Balr03压成直径5mm、厚度1.5mm的小圆 片，用金箔包裹。将样品放入石墨炉，装入高压组装件内进行高压合成， 石墨炉内用的介质是六方氮化硼(h-BN)。样品合成在滑块式六面顶高压 机上进行，高压实验前首先进行温度和压力的标定，用控制加热功率的 方法控制加热温度。先在室温下缓慢升压至4.5GPa，再启动加热程序加 热至900。C ，在高温高压条件下保温120分钟，淬火至室温，然后卸压(lGPa =1万大气压)。同实施例1，对淬火后获得的样品进行X射线衍射研究，发现为单 相的"6H"-BalrCb晶体，结晶质量较好。值得注意的是，上文结合实施例对本发明的技术方案进行了详细说 明，但是本领域的技术人员容易想到，在本发明技术方案基础上，可以 对本发明的技术方案进行各种变化和修改，但都不脱离本发明所要求保 护的权利要求书概括的范围。
权利要求
1、一种单相的“6H”-BaIrO3晶体，其空间群为C2/c，晶胞参数为
2、 一种单相"6H"-Balr03晶体的制备方法，该方法先采用固态化学方 法制备出单相的"9R"-Balr03 ,再利用高温高压条件处理单相的 "9R"-Balr03，然后经淬火合成单相"6H"-Balr03晶体，其特征在于，所述 的高温高压条件为温度900'C —1000°C;压力4.5 —5GPa;保温时间30 分钟以上。
3、 如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的高温高压条 件为温度95(TC —IOO(TC;压力5GPa;保温时间60分钟以上。
4、 如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的高温高压条 件采用石墨炉进行高压合成，石墨炉内的介质为六方氮化硼(h-BN)。
5、 如权利要求2—4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的 固态化学方法制备出单相"9R"-Bak03的具体步骤包括常压下利用固态反应法，将化学纯的BaC03和Ir粉末以1:1的摩尔 比混合、研磨，在900。C一1000。C的条件下进行第一次烧结，保温12小 时以上；然后在1000°C —IIO(TC的温度条件下进行第二次烧结，保温24 小时以上，或者再于第二次烧结的温度范围内重复烧结多次，最终得到 单相的"9R"-Balr03。
6、 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述化学纯纯度不 低于99.9%;所述第二次烧结的重复烧结多次的次数为2次。
7、 如权利要求2—4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述高 温高压方法处理单相"9R"-Balr03的具体步骤包括将常压下得到的单相"9R"-Balr03粉末压成小圆片，并用金箔或铂箔包裹，将该样品放入石墨炉，装入高压组装件内进行高压合成，石墨炉内用的介质是六方氮化硼(h-BN)，样品合成在滑块式六面顶高压机上进 行，先在室温下缓慢升压至5GPa，再启动加热程序加热至900-1000'C， 然后保温30分钟以上，淬火至室温，然后卸压。
8、 如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述高压合成前， 进行温度和压力的标定，并用控制加热功率的方法控制加热温度。
9、 如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述小圆片的直径 为5mm、厚度为1.5mm。
10、 一种单相的"6H"-Balr03晶体的用途，该"6H"-Balr03晶体可用作 顺磁金属使用。
全文摘要
本发明涉及一种“6H”-BaIrO₃晶体及其制备方法。本发明的方法先采用固态化学方法制备出单相的“9R”-BaIrO₃；再利用高温高压条件处理单相的“9R”-BaIrO₃，然后经淬火合成单相的“6H”-BaIrO₃晶体，该高温高压条件为温度900℃-1100℃，压力4.5-5GPa，保温时间30分钟以上。本发明制备的“6H”-BaIrO₃晶体的磁性包括Curie顺磁性和交换增强的Pauli顺磁性两部分，它可用作顺磁金属使用。
文档编号C30B29/22GK101307495SQ200810057520
公开日2008年11月19日 申请日期2008年2月2日 优先权日2008年2月2日
发明者杨留响, 赵景庚, 靳常青 申请人:中国科学院物理研究所