CN100352789C - 双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2NiWO6的制备方法 - Google Patents

双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2NiWO6的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明是提供一种双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2NiWO6的制备方法。采用硝酸锶、硝酸钴、硝酸镍、仲钨酸铵分别为锶源、钴源、镍源及钨源。以柠檬酸为络合剂，乙二醇为分散剂，通过在1000～1300℃条件下反应20～40小时，得到双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2NiWO6。本发明利用溶胶-凝胶技术，使起始的金属离子达到了原子水平的均匀分散，因此使得本发明整个材料的制备过程具有反应温度低，反应时间短，方法简便，易于实现工业化的特点。此外，本发明的方法合成品纯度高，颗粒大小均匀，特别是除去了固相反应中难以避免的SrWO4杂相。

Description

双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2NiWO6的制备方法
技术领域
本发明涉及双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2 Ni WO6的制备方法。
背景技术
自从1998年日本Kobayashi等人发现双钙钛矿结构氧化物Sr2FeMoO6多晶样品在室温亦具有较大的磁电阻效应以来，这类化合物独特的结构及电磁性能，使其在磁传感器、磁存储器件等方面具有很好的应用前景。特别是一些双钙钛矿结构氧化物具有半金属特性，自旋极化度接近100％，有望作为自旋电子注入材料应用。但现有的双钙钛矿结构氧化物依然不能满足在室温低磁场条件下具有大的磁电阻效应，近年来人们一直制备新型的磁电阻材料以得到性能更优的材料。其中，钨元素和钴、镍元素的离子半径与钼元素和铁元素比较接近，且钨元素具有与钼类似的外层电子排布。因此，双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2 Ni WO6的结构和性能值得人们进一步研究。
到目前为止，对双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2 Ni WO6合成主要采用固相法(晶体学报，1951，4，503；Acta Crystallogr.1951，4，503)，(物理与化学固体，1999，60，1173；J.Phys.Chem.Solids)，(材料化学，2003，15，1655；Chem.Mater.2003，15，1655)；复分解法合成(材料化学，2005，17，2310；Chem.Mater.2005，17，2310)。存在反应温度高，时间长，需要反复多次研磨烧结或是SrWO4杂质难以除去等弊端。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2Ni WO6的制备方法，采用的单体为硝酸锶、硝酸钴、硝酸镍、仲钨酸铵；络合剂为柠檬酸；分散剂为乙二醇；溶剂为去离子水。
其制备步骤和条件如下：
将硝酸锶、硝酸钴或硝酸镍、仲钨酸铵溶于去离子水中，加入络合剂和分散剂，搅拌，形成溶胶；其中络合剂∶分散剂∶金属离子总和∶去离子水的摩尔比为2-10∶2-10∶1-5∶30-100；锶离子∶钴离子或镍离子∶钨离子的摩尔比为2∶1∶1。将透明的溶胶于60～70℃加热，直至形成凝胶，然后80～120℃烘干，制成干凝胶。将干凝胶于700℃预烧6～10小时，得到氧化物粉体。将预烧得到的氧化物粉体放入刚玉坩埚，在马弗炉中1000～1300℃空气氛围中烧结20～40小时，采用随炉冷却方式降温至室温，即可得到双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2 Ni WO6。
本发明利用溶胶-凝胶技术，使起始的金属离子达到了原子水平的均匀分散，因此使得本发明整个材料的制备过程具有反应温度低，反应时间短，方法简便，易于实现工业化的特点。此外，本发明的方法合成品纯度高，颗粒大小均匀，特别是除去了固相反应中难以避免的SrWO4杂相。
具体实施方式
实施例1：双钙钛矿氧化物Sr2CoWO6的制备
采用溶胶-凝胶法合成产品，分别取4.26g硝酸锶(20.00mmol)，2.94g硝酸钴(10.00mmol)，2.73g仲钨酸铵(0.83mmol)，用22mL去离子水溶解各硝酸盐和铵盐，加入16.81g柠檬酸(80mmol)和4mL乙二醇得到溶胶。将溶胶于60℃加热，直至形成凝胶；120℃烘干，制成干凝胶。将干凝胶700℃预烧6小时，得到氧化物粉体。将预烧得到的粉体放入刚玉坩埚，在马弗炉中1200℃空气氛围烧结20小时，采用随炉冷却方式降温至室温，得到双钙钛矿氧化物Sr2CoWO6。产品颗粒大小均匀，直径范围在1.5～2.0μ，为四方晶系。
实施例2：双钙钛矿氧化物Sr2NiWO6的制备
采用溶胶-凝胶法合成产品，分别取4.26g硝酸锶(20.00mmol)，2.96g硝酸镍(10.00mmol)，2.73g仲钨酸铵(0.83mmol)，用14mL去离子水溶解各硝酸盐和铵盐，加入16.81g柠檬酸(80mmol)和4mL乙二醇得到溶胶。将溶胶于70℃加热，直至形成凝胶；80℃烘干，制成干凝胶。将干凝胶700℃预烧10小时，得到氧化物粉体。将预烧得到的粉体放入刚玉坩埚，在马弗炉中1200℃空气氛围烧结20小时，采用随炉冷却方式降温至室温，得到双钙钛矿氧化物Sr2NiWO6。产品颗粒大小均匀，直径范围在0.4～0.6μ，为四方晶系。
实施例3：双钙钛矿氧化物Sr2CoWO6的制备
采用溶胶-凝胶法合成产品，分别取2.13g硝酸锶(10.00mmol)，1.47g硝酸钴(5.00mmol)，1.37g仲钨酸铵(0.42mmol)，用10mL去离子水溶解各硝酸盐和铵盐，加入8.42g柠檬酸(40mmol)和6mL乙二醇得到溶胶。将溶胶于65℃加热，直至形成凝胶；100℃烘干，制成干凝胶。将干凝胶700℃预烧8小时，得到氧化物粉体。将预烧得到的粉体放入刚玉坩埚，在马弗炉中1300℃空气氛围烧结30小时，采用随炉冷却方式降温至室温，得到双钙钛矿氧化物Sr2CoWO6。产品颗粒大小均匀，直径范围在3～4μ，为四方晶系。
实施例4：双钙钛矿氧化物Sr2NiWO6的制备
采用溶胶-凝胶法合成产品，分别取4.26g硝酸锶(20.00mmol)，2.96g硝酸镍(10.00mmol)，2.73g仲钨酸铵(0.83mmol)，用22mL去离子水溶解各硝酸盐和铵盐，加入16.81g柠檬酸(80mmol)和10mL乙二醇得到溶胶。将溶胶于60℃加热，直至形成凝胶；100℃烘干，制成干凝胶。将干凝胶700℃预烧10小时，得到氧化物粉体。将预烧得到的粉体放入刚玉坩埚，在马弗炉中1250℃空气氛围烧结28小时，采用随炉冷却方式降温至室温，得到双钙钛矿氧化物Sr2NiWO6。产品颗粒大小均匀，直径范围在0.5～0.7μ，为四方晶系。
实施例5：双钙钛矿氧化物Sr2NiWO6的制备
采用溶胶-凝胶法合成产品，分别取4.26g硝酸锶(20.00mmol)，2.96g硝酸镍(10.00mmol)，2.73g仲钨酸铵(0.83mmol)，用40mL去离子水溶解各硝酸盐和铵盐，加入8.42g柠檬酸(40mmol)和10mL乙二醇得到溶胶。将溶胶于70℃加热，直至形成凝胶；110℃烘干，制成干凝胶。将干凝胶700℃预烧6小时，得到氧化物粉体。将预烧得到的粉体放入刚玉坩埚，在马弗炉中1100℃空气氛围烧结30小时，采用随炉冷却方式降温至室温，得到双钙钛矿氧化物Sr2NiWO6。产品颗粒大小均匀，直径范围在0.2～0.4μ，为四方晶系。
实施例7：双钙钛矿氧化物Sr2CoWO6的制备
采用溶胶-凝胶法合成产品，分别取4.26g硝酸锶(20.00mmol)，2.94g硝酸钴(10.00mmol)，2.73g仲钨酸铵(0.83mmol)，用30mL去离子水溶解各硝酸盐和铵盐，加入16.81g柠檬酸(80mmol)和5mL乙二醇得到溶胶。将溶胶于65℃加热，直至形成凝胶：120℃烘干，制成干凝胶。将干凝胶700℃预烧10小时，得到氧化物粉体。将预烧得到的粉体放入刚玉坩埚，在马弗炉中1250℃空气氛围烧结35小时，采用随炉冷却方式降温至室温，得到双钙钛矿氧化物Sr2CoWO6。产品颗粒大小均匀，直径范围在2～3μ，为四方晶系。
实施例6：双钙钛矿氧化物Sr2NiWO6的制备
采用溶胶-凝胶法合成产品，分别取8.52g硝酸锶(40.00mmol)，5.92g硝酸镍(20.00mmol)，5.46g仲钨酸铵(1.66mmol)，用120mL去离子水溶解各硝酸盐和铵盐，加入33.62g柠檬酸(160mmol)和20mL乙二醇得到溶胶。将溶胶于65℃加热，直至形成凝胶；120℃烘干，制成干凝胶。将干凝胶700℃预烧7小时，得到氧化物粉体。将预烧得到的粉体放入刚玉坩埚，在马弗炉中1000℃空气氛围烧结40小时，采用随炉冷却方式降温至室温，得到双钙钛矿氧化物Sr2NiWO6。产品颗粒大小均匀，直径范围在0.2～0.3μ，为四方晶系。
实施例8：双钙钛矿氧化物Sr2CoWO6的制备
采用溶胶-凝胶法合成产品，分别取4.26g硝酸锶(20.00mmol)，2.94g硝酸钴(10.00mmol)，2.73g仲钨酸铵(0.83mmol)，用80mL去离子水溶解各硝酸盐和铵盐，加入25.22g柠檬酸(120mmol)和15mL乙二醇得到溶胶。将溶胶于70℃加热，直至形成凝胶；100℃烘干，制成干凝胶。将干凝胶700℃预烧6小时，得到氧化物粉体。将预烧得到的粉体放入刚玉坩埚，在马弗炉中1200℃空气氛围烧结40小时，采用随炉冷却方式降温至室温，得到双钙钛矿氧化物Sr2CoWO6。颗粒大小均匀，直径范围在2～3μ，为四方晶系。

Claims (1)

1、一种双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2 Ni WO6的制备方法，其特征在于，采用的单体为硝酸锶、硝酸钴、硝酸镍、仲钨酸铵；络合剂为柠檬酸；分散剂为乙二醇；溶剂为去离子水；其制备步骤和条件如下：
将硝酸锶、硝酸钴或硝酸镍、仲钨酸铵溶于去离子水中，加入络合剂和分散剂，搅拌，形成溶胶；其中络合剂：分散剂：金属离子总和：去离子水的摩尔比为2-10∶2-10∶1-5∶30-100；锶离子∶钴离子或镍离子∶钨离子的摩尔比为2∶1∶1；将透明的溶胶于60～70℃加热，直至形成凝胶，然后80～120℃烘干，制成干凝胶；将干凝胶于700℃预烧6～10小时，得到氧化物粉体；将预烧得到的氧化物粉体放入刚玉坩埚，在马弗炉中1000～1300℃空气氛围中烧结20～40小时，采用随炉冷却方式降温至室温，即可得到双钙钛矿磁性材料Sr2CoWO6或Sr2 Ni WO6。
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