專利名稱：一種6H-BaRuO<sub>3</sub>晶體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種6H-BaRu03晶體及其制備方法，特別是涉及一種利用 高溫高壓方法合成的單相6H-BaRu03晶體以及制備該晶體的高溫高壓方法。
背景技術(shù)：
近年來，由于釕氧化物具有很多新奇的性質(zhì)，人們對其展開了廣泛 的研究工作。ARu03(A=Ca、 Sr、Ba)是釕氧化物中的一個重要體系，SrRu03 和CaRuC^屬于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，空間群為Pbmn。前者是鐵磁金屬，后者是 順磁金屬。由于Ba2+離子與Ru4+離子半徑相差較大，BaRuO;不易形成鈣 鈦礦結(jié)構(gòu)，而容易形成六方(或三方)層狀結(jié)構(gòu)。它的常壓相(9R-BaRu03) 是一種具有贗能隙的材料。在BaRu03中，Ba離子和O離子密排成Ba03 平面，Ru離子填充到O離子的空隙之中，構(gòu)成RuOe八面體。按照八面 體連接方式(共頂點與共面)的不同，BaRuC^具有三種層狀結(jié)構(gòu)9R、 4H和6H，其中，數(shù)字表示晶胞內(nèi)BaC^平面的個數(shù)，字母表示結(jié)構(gòu)類型。 9R-BaRu03相可以通過常壓下的固態(tài)反應(yīng)得到，為三方結(jié)構(gòu)，其空間群 為R-3m; 4H-BaRu(^和6H-BaRuC^相均為六方結(jié)構(gòu)，其空間群為 P63/mmc。
但是，目前未能克服的難題是不能合成單相的6H-BaRu03晶體，從
而不能對其結(jié)構(gòu)和物性進行表征。由于壓力非常適合用于穩(wěn)定高度致密 的鈣鈦礦物質(zhì)，在材料的研究中發(fā)揮著及其重要的作用，是研制釕氧化物的重要手段，所以，基于此，為克服這一難題，我們采用了高溫高壓
合成方法，通過對9R-BaRuO^目進行高溫高壓處理，從而獲得了單相的 6H-BaRu03晶體，并使得研究其晶體結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)成為可能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種單相的6H-BaRu03晶體，該晶體是在 高溫高壓下通過處理單相的9R-BaRu03合成的。
本發(fā)明的另一 目的是提供一種單相6H-BaRu03晶體的制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供了一種單相的6H-BaRu03晶體，其空間群為P63/mmc, 晶胞參數(shù)為a=5.713A， c=14.050A。
本發(fā)明提供了一種單相6H-BaRu03晶體的制備方法，該方法先采用 固態(tài)化學(xué)方法制備出單相的9R-BaRu03;然后利用高溫高壓條件處理單 相的9R-BaRu03，然后經(jīng)淬火合成單相6H-BaRu03晶體，上述高溫高壓 條件為溫度900。C一1100。C，優(yōu)選95(TC — 1050。C，更優(yōu)選IOOO"C;壓 力3 — 5GPa，優(yōu)選4.5 — 5GPa，更優(yōu)選5GPa;保溫時間30分鐘以上。
上述的單相6H-BaRu03晶體的制備方法中，所述固態(tài)化學(xué)方法制備 出單相9R-BaRu03的具體步驟包括
常壓下利用固態(tài)反應(yīng)法，將化學(xué)純的BaC03 (純度不低于99.9%) 和Ru粉末以1:1的摩爾比混合、研磨，在90(TC — 100(TC的條件下進行 第一次燒結(jié)，保溫12小時以上，然后在110(TC — 1200'C的條件下進行第 二次燒結(jié)，保溫24小時以上，或者再于第二次燒結(jié)的溫度范圍內(nèi)重復(fù)燒 結(jié)多次，優(yōu)選2次，最終得到單相的9R-BaRu03。
其中，第二次燒結(jié)溫度優(yōu)選110(TC。
上述的單相6H-BaRu03晶體的制備方法中，高溫高壓方法處理單相9R-BaRu03的具體步驟包括
將常壓下得到的單相9R-BaRu03壓成的小圓片，優(yōu)選直徑為5mm、 厚度為1.5mm，并用金箔或鉑箔或包裹，將該樣品放入石墨爐，裝入高 壓組裝件內(nèi)進行高壓合成，石墨爐內(nèi)用的介質(zhì)是六方氮化硼(h-BN)。樣 品合成在滑塊式六面頂高壓機上進行，先在室溫下緩慢升壓至4.5 — 5GPa，再啟動加熱程序加熱至950。C一105(TC，然后保溫30分鐘以上， 淬火至室溫，然后卸壓(lGPa二l萬大氣壓)。
其中，在高壓實驗前，優(yōu)選進行溫度和壓力的標定，并用控制加熱 功率的方法控制加熱溫度。
利用本發(fā)明的高溫高壓條件，可對常壓下合成的單相9R-BaRu03進 行處理，從而制備出單相的6H-BaRu03晶體，該晶體結(jié)晶質(zhì)量好，經(jīng)X 射線衍射證實為單相，并對其物理結(jié)構(gòu)和性能進行了測試。本發(fā)明的 6H-BaRu03晶體的磁性包括Curie順磁性和交換增強的Pauli順磁性兩部 分，它可用作順磁金屬加以使用。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步地描述 圖l是本發(fā)明的高溫高壓合成樣品的組裝圖。
圖2是本發(fā)明的高溫高壓法所制備的6H-BaRu03晶體的XRD圖譜， 圖中對主要衍射峰進行了指標化。
圖3是本發(fā)明的高溫高壓法所制備的6H-BaRu03晶體的電阻率和磁 化率隨溫度的變化關(guān)系圖。
具體實施方式
實施例l
1) 常壓下，禾U用固態(tài)化學(xué)方法制備單相的9R-BaRu03。
利用固態(tài)反應(yīng)法，將99.9%純度的BaC03和99.9n/。純度的Ru粉末以1:1 的摩爾比混合、研磨，在90(TC的條件下燒結(jié)，保溫12小時。然后在1100 'C的條件下燒結(jié)3次，保溫24小時，就可得到單相的9R-BaRu03晶體。
2) 利用高溫高壓方法合成單相的6H-BaRu03晶體。 將常壓下得到的單相9R-BaRu03壓成直徑5mm、厚度1.5mm的小圓
片，用金箔包裹。將樣品放入石墨爐，裝入如圖l所示的高壓組裝件內(nèi)進 行高壓合成，其中石墨爐內(nèi)用的介質(zhì)是六方氮化硼(h-BN)。樣品合成在 滑塊式六面頂高壓機上進行，高壓實驗前首先進行溫度和壓力的標定， 用控制加熱功率的方法控制加熱溫度。先在室溫下緩慢升壓至5GPa，再 啟動加熱程序加熱至100(TC,在高溫高壓條件下保溫30分鐘，淬火至室 溫，然后卸壓(lGPa二l萬大氣壓)。
對淬火后獲得的樣品進行X射線衍射研究(結(jié)果示于圖2中)，發(fā)現(xiàn)為 單相的6H-BaRu03晶體，結(jié)晶質(zhì)量較好，其空間群為P63/mmc,晶胞參數(shù) 為a=5.713A， c=14.050A。其電阻率和磁化率隨溫度的變化關(guān)系示于圖 3中。
實施例2
1) 常壓下，利用固態(tài)化學(xué)方法制備單相的9R-BaRu03。 利用固態(tài)反應(yīng)法，將99.9。/。純度的BaC03和99.9。/。純度的Ru粉末以l:l
的摩爾比混合、研磨，在100(TC的條件下燒結(jié)，保溫12小時。然后在1100 。C的條件下燒結(jié)3次，每次保溫24小時，就可得到單相的9R-BaRu03。
2) 利用高溫高壓方法合成單相的6H-BaRu03晶體。將常壓下得到的單相9R-BaRu03壓成直徑5mm、厚度1.5mm的小圓 片，用鉑箔包裹。將樣品放入石墨爐，裝入高壓組裝件內(nèi)進行高壓合成， 石墨爐內(nèi)用的介質(zhì)是六方氮化硼(h-BN)。樣品合成在滑塊式六面頂高壓 機上進行，高壓實驗前首先進行溫度和壓力的標定，用控制加熱功率的 方法控制加熱溫度。先在室溫下緩慢升壓至4GPa，再啟動加熱程序加熱 至105(TC，在高溫高壓條件下保溫60分鐘，淬火至室溫，然后卸壓(lGPa =1萬大氣壓)。
同實施例l，對淬火后獲得的樣品進行X射線衍射研究，發(fā)現(xiàn)為單相 的6H-BaRu03晶體，結(jié)晶質(zhì)量較好。
實施例3
1) 常壓下，利用固態(tài)化學(xué)方法制備單相的9R-BaRu03。 利用固態(tài)反應(yīng)法，將99.9y。純度的BaC03和99.9n/。純度的Ru粉末以l:l
的摩爾比混合、研磨，在900'C的條件下燒結(jié)，保溫12小時。然后在1200 "C的條件下燒結(jié)3次，每次保溫24小時，就可得到單相的9R-BaRu03。
2) 利用高溫高壓方法合成單相的6H-BaRu03晶體。 將常壓下得到的單相9R-BaRu03壓成直徑5mm、厚度1.5mm的小圓
片，用金箔包裹。將樣品放入石墨爐，裝入高壓組裝件內(nèi)進行高壓合成， 石墨爐內(nèi)用的介質(zhì)是六方氮化硼(h-BN)。樣品合成在滑塊式六面頂高壓 機上進行，高壓實驗前首先進行溫度和壓力的標定，用控制加熱功率的 方法控制加熱溫度。先在室溫下緩慢升壓至3GPa，再啟動加熱程序加熱 至110(TC，在高溫高壓條件下保溫30分鐘，淬火至室溫，然后卸壓(lGPa =1萬大氣壓)。
同實施例1，對淬火后獲得的樣品進行X射線衍射研究，發(fā)現(xiàn)為單 相的6H-BaRu03晶體，結(jié)晶質(zhì)量較好。實施例4
除了高壓采用5GPa，溫度采用900。C，保溫120分鐘以外，其余同 實施例2。
實施例5
除了高壓采用4.5GPa，溫度采用950°C，保溫100分鐘以外，其余 同實施例1。
值得注意的是，上文結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行了詳細說 明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到，在本發(fā)明技術(shù)方案基礎(chǔ)上，可以 對本發(fā)明的技術(shù)方案進行各種變化和修改，但都不脫離本發(fā)明所要求保 護的權(quán)利要求書概括的范圍。
權(quán)利要求
1、一種單相的6H-BaRuO3晶體，其空間群為P63/mmc，晶胞參數(shù)為
2、 一種單相6H-BaRu03晶體的制備方法，該方法先采用固態(tài)化學(xué)方 法制備出單相的9R-BaRu03.再利用高溫高壓條件處理單相的 9R-BaRu03，然后經(jīng)淬火合成單相6H-BaRu03晶體，其特征在于，所述 的高溫高壓條件為溫度900°C —1100°C;壓力3—5GPa;保溫時間30 分鐘以上。
3、 如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的高溫高壓條 件為溫度950。C一 1050°C;壓力4.5 —5GPa。
4、 如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的高溫高壓條 件采用石墨爐進行高壓合成，石墨爐內(nèi)的介質(zhì)為六方氮化硼(h-BN)。
5、 如權(quán)利要求2—4任一項所述的制備方法，其特征在于，所述的 固態(tài)化學(xué)方法制備出單相9R-BaRu03的具體步驟包括常壓下利用固態(tài)反應(yīng)法，將化學(xué)純的BaC03和Ru粉末以1:1的摩爾 比混合、研磨，在900。C一1000。C的條件下進行第一次燒結(jié)，保溫12小 時以上；然后在1100。C一120(TC的溫度條件下進行第二次燒結(jié)，保溫24 小時以上，或者再于第二次燒結(jié)的溫度范圍內(nèi)重復(fù)燒結(jié)多次，最終得到 單相的9R-BaRu03。
6、 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述化學(xué)純純度不 低于99.9。％;所述第二次燒結(jié)的重復(fù)燒結(jié)多次的次數(shù)為2次。
7、 如權(quán)利要求2—4任一項所述的制備方法，其特征在于，所述高 溫高壓方法處理單相9R-BaRu03的具體步驟包括將常壓下得到的單相9R-BaRu03壓成小圓片，并用金箔或鉑箔包裹， 將該樣品放入石墨爐，裝入高壓組裝件內(nèi)進行高壓合成，石墨爐內(nèi)用的介質(zhì)是六方氮化硼(h-BN)，樣品合成在滑塊式六面頂高壓機上進行，先 在室溫下緩慢升壓至4.5 — 5GPa，再啟動加熱程序加熱至950°C — 1050°C, 然后保溫30分鐘以上，淬火至室溫，然后卸壓。
8、 如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在所述高壓合成前， 進行溫度和壓力的標定，并用控制加熱功率的方法控制加熱溫度。
9、 如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述小圓片的直徑 為5mm、厚度為1.5mm。
10、 一種單相的6H-BaRu03晶體的用途，該6H-BaRu03晶體可用作順 磁金屬使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種6H-BaRuO<sub>3</sub>晶體及其制備方法。本發(fā)明的方法先采用固態(tài)化學(xué)方法制備出單相的9R-BaRuO<sub>3</sub>；再利用高溫高壓條件處理單相的9R-BaRuO<sub>3</sub>，然后經(jīng)淬火合成單相的6H-BaRuO<sub>3</sub>晶體，該高溫高壓條件為溫度900℃-1100℃，壓力3-5GPa，保溫時間30分鐘以上。本發(fā)明制備的6H-BaRuO<sub>3</sub>晶體的磁性包括Curie順磁性和交換增強的Pauli順磁性兩部分，它可用作順磁金屬使用。
文檔編號C30B29/22GK101307490SQ20081005751
公開日2008年11月19日 申請日期2008年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月2日
發(fā)明者楊留響, 趙景庚, 靳常青 申請人:中國科學(xué)院物理研究所