CN104211100A - 一种非晶态结构BaF2的制备方法 - Google Patents

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王婧姝
杨景海
李秀艳
胡廷静
李本淳
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Abstract

本发明属于材料制备的技术领域，特别涉及一种非晶态结构BaF2的制备方法。该方法首先利用溶剂热合成法制备晶粒尺寸为14nm左右的立方萤石结构BaF2纳米晶粒，将其作为初始原料，然后再利用金刚石对顶砧压机对材料加压至最大压力30GPa，样品由立方萤石结构转化为非晶态结构，将金刚石对顶砧压机内压力慢慢卸至常压时，BaF2样品的非晶态结构仍然能够在常压下保留下来。本发明方法的初始原料具有制备过程简单，晶粒尺寸小，形貌均一，粒径分布窄等优点，高压合成得到的产物在常压下具有稳定的非晶态结构，相纯度高。BaF2材料具有良好的光学性能，合成的新材料在光学、生物学等领域有很大应用潜力。

Description

一种非晶态结构BaF2的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备的技术领域，特别涉及一种非晶态结构BaF2的制备方法。
背景技术
BaF2是碱土金属氟化物的重要一员，具有优良的光学性能。特别是它是平均衰减时间均小于1 ns的快闪成分，是迄今已知最快的无机闪烁体。人们对BaF2的闪烁性能进行了深入的研究，BaF2已经成为理想的高密度发光材料，在伽玛射线和基本粒子探测器广泛应用 [1, 2]。另外，BaF2具有较好的离子导电性，成为高温电池、燃料电池、化学过滤器和传感器的重要候选材料 [3]。由于其具有广泛的应用潜力，BaF2一直是研究的热点材料，特别是具有新晶体结构的BaF2材料的合成，成为材料领域新的挑战，吸引了人们广泛的研究兴趣。
在压力作用下物质分子之间和原子之间的距离会发生改变，导致物质的晶体结构、电子结构发生改变，利用高压方法可以得到常压条件下无法合成的新相，是获得新结构、新材料的重要研究手段。BaF2材料有三种晶体结构[4, 5]：萤石型 (Fm3m)立方相、α-PbCl2型 (Pnma)正交相和Ni2In型 (P6 3 /mmc)六角相。其中萤石型立方相为稳定相，α-PbCl2型正交相和Ni2In型六角相为亚稳相。然而，到目前为止人们只发现了BaF2的这三种晶体结构，没有利用各种物理化学手段合成出非晶态结构的BaF2相关研究报道。此外，材料的晶体结构会很大地影响材料的光学、 电学等物理和化学性质，合成新晶体结构的材料将会优化器件功能，有很大的潜在的应用价值。 因此，发展简单、 方便的方法来合成新的晶体结构的BaF2材料，对研究新功能材料的有重要意义。
[1] Wagner V, Kugler A, Paehr M, et al. Detection of Relativistic Neutrons by BaF2 Seiotillators [J]. Nuel.lnstr.and Meth., 1997, A 394: 332-340.
[2] Klamra W, Kerek A, Moszynski M, et al. Response of BaF2 and YAP:Ce to heavy ions [J]. Nucl. Instr.and Meth. A. 2000, 444, 626-630.
[3] Jiang H, Pandey R, Darrigan C, et al. First-principles study of structural, electronic and optical properties of BaF2 in its cubic, orthorhombic and hexagonal phases [J]. J. Phys.: Condens. Matter, 2003, 15:709-718.
[4] Leger J M, Haines J, Atouf A, et al. High-pressure x-ray- and neutron-diffraction studies of BaF2: An example of a coordination number of 11 in AX2 compounds [J]. Phys. Rev. B, 1995, 52:13247–13256.
[5] Kanchana V, Vaitheeswaran G, Rajagopalan M. Pressure induced structural phase transitions and metallization of BaF2 [J]. Journal of Alloys and Compounds, 2003, 359:66-72. 。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服背景技术存在的问题和缺陷，提供一种相纯度高、具有稳定的非晶态结构的BaF2的制备方法，该方法工艺步骤简单。
    本发明的目的通过以下技术方案实现：该制备方法包括以下步骤：
①、将8.4 mL油酸，0.2 g NaOH，24mL无水乙醇制成混合溶液A，然后将混合溶液A放置在磁力搅拌器上，室温下强力搅拌60min，使油酸和NaOH充分反应，将0.523g的Ba(NO3)2加入三相共存的混合溶液A中，搅拌10 min，最后在混合溶液中加入0.168g 的NaF，经搅拌成乳白色悬浊液后移至40 mL聚四氟乙烯内胆的反应釜中，密封，在180 ℃下热处理24 h，冷却后取出，用环己烷收集容器底部的反应物，反应物用无水乙醇反复离心清洗处理，经离心清洗处理反应物经80 ℃，10 h干燥处理得到立方萤石相BaF2纳米晶粒。
②、以步骤①中制得的立方萤石相BaF2纳米晶粒为初始原料，利用对称式金刚石对顶砧进行加压，金刚石砧面大小为0.4mm，密封垫采用T301不锈钢片，预压厚度为90 μm，在预压的垫片上钻个直径为100 μm小孔，作为高压样品腔，将一小块红宝石置于其中高压样品腔内，然后，将立方萤石相BaF2纳米晶粒放入金刚石对顶砧压机中进行加压至最高压力30 GPa，得到高压合成非晶态结构的BaF2。
③、将金刚石对顶砧压机缓慢卸压至常压，得到合成非晶态结构的BaF2，经测试卸压后合成非晶态结构的BaF2没有回到最初的立方萤石相，仍保持非晶态结构，说明利用高压手段可以成功合成非晶态结构的BaF2。
本发明方法具有以下优点和积极效果：
1、本发明方法采用溶剂热法合成的晶粒尺寸小（小于15nm）的立方萤石相BaF2纳米晶粒为初始原料，采用金刚石对顶砧压机在高压下合成非晶态结构BaF2的合成方法；
2、本发明的初始原料为晶粒尺寸小，形貌均匀，粒径分布窄的BaF2纳米晶粒；
3、本发明制备方法得到的样品，通过用同步辐射XRD对样品的晶体结构进行表征，发现在高压下BaF2样品具有稳定的非晶态结构，相纯度很高，没有其它结晶相衍射峰出现；卸压后样品依然保持非晶态结构，没有恢复初始的立方萤石结构；
4、本发明具有过程简单、室温合成、合成时间短、可重复性高等优点。
附图说明
图1是立方萤石结构BaF2纳米晶粒的透射电镜图。
图2是立方萤石结构BaF2纳米晶粒的粒径分布图。
图3是立方萤石结构BaF2纳米晶粒的XRD图。
图4是BaF2纳米晶粒随压力变化的同步辐射 XRD图（实线为加压过程，虚线为卸压过程）。
图5是立方萤石结构BaF2纳米晶粒(a)与非晶态结构BaF2(b)的同步辐射电子衍射图。
具体实施方式
现结合实施例更加具体地描述本发明，如无特殊说明，所用试剂均为市售可获得的产品，并未加进一步提纯使用。
实验试剂
油酸 AR 天津光复精细化工研究所
无水乙醇 AR 北京北化精细化学品有限责任公司
Ba(NO3)2 AR 广东汕头市西陇化工厂
NaF AR 北京北化精细化学品有限责任公司
NaOH AR 北京北化精细化学品有限责任公司
具体步骤是：
①、将8.4 mL油酸，0.2 g NaOH，24mL无水乙醇制成混合溶液A，然后将混合溶液A放置在磁力搅拌器上，室温下强力搅拌60 min，使油酸和NaOH充分反应。将0.523g的Ba(NO3)2加入三相共存的混合溶液A中，搅拌10 min，保证Ba2+与Na+的置换反应完全，最后在混合溶液中加入0.168g 的NaF，经搅拌成乳白色悬浊液后移至40mL聚四氟乙烯内胆的反应釜中，密封，在180 ℃下热处理24h，冷却后取出。用环己烷收集容器底部的反应物，反应物采用无水乙醇反复离心清洗处理，离心清洗处理后的反应物再经80 ℃，10 h干燥处理得到立方萤石相BaF2纳米晶粒初始样品，其晶粒尺寸大约为14nm左右。
②、高压合成非晶态结构BaF2是在对称式金刚石对顶砧中进行，利用对称式金刚石对顶砧进行加压，金刚石砧面大小为0.4mm，密封垫采用T301不锈钢片，预压厚度为90 μm。在预压的垫片上钻了直径为100 μm小孔，作为高压样品腔，将一小块红宝石置于其中高压样品腔内。压力的标定是采用标准红宝石荧光标压的技术。然后，将步骤①中制得的立方萤石相BaF2纳米晶粒放入金刚石对顶砧压机中，对样品进行加压至30 GPa。随着压力升高，立方萤石结构衍射峰变得越来越弱，逐渐向非晶态结构，当压力为21.4 Gpa时，样品完全转变为非晶态结构，加至最高压力30 Gpa样品仍然保持非晶态结构，得到高压合成非晶态结构的BaF2。 
③、将金刚石对顶砧压机缓慢卸压至常压，得到合成非晶态结构的BaF2，卸压后样品（合成非晶态结构的BaF2）没有回到最初的立方萤石相，仍保持非晶态结构，说明利用高压手段可以成功合成非晶态结构的BaF2。

Claims (1)

1.一种非晶态结构BaF2的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：
①、将8.4 mL油酸，0.2 g NaOH，24mL无水乙醇制成混合溶液A，然后将混合溶液A放置在磁力搅拌器上，室温下强力搅拌60min，使油酸和NaOH充分反应，将0.523g的Ba(NO3)2加入三相共存的混合溶液A中，搅拌10 min，最后在混合溶液中加入0.168g 的NaF，经搅拌成乳白色悬浊液后移至40 mL聚四氟乙烯内胆的反应釜中，密封，在180 ℃下热处理24 h，冷却后取出，用环己烷收集容器底部的反应物，反应物用无水乙醇反复离心清洗处理，经离心清洗处理反应物经80 ℃，10 h干燥处理得到立方萤石相BaF2纳米晶粒；
②、以步骤①中制得的立方萤石相BaF2纳米晶粒为初始原料，利用对称式金刚石对顶砧进行加压，金刚石砧面大小为0.4mm，密封垫采用T301不锈钢片，预压厚度为90 μm，在预压的垫片上钻个直径为100 μm小孔，作为高压样品腔，将一小块红宝石置于其中高压样品腔内，然后，将立方萤石相BaF2纳米晶粒放入金刚石对顶砧压机中进行加压至最高压力30 GPa，得到高压合成非晶态结构的BaF2；
③、将金刚石对顶砧压机缓慢卸压至常压，得到合成非晶态结构的BaF2，经测试卸压后合成非晶态结构的BaF2没有回到最初的立方萤石相，仍保持非晶态结构，说明利用高压手段已经成功合成非晶态结构的BaF2。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106518078A (zh) * 2016-10-12 2017-03-22 武汉理工大学 一种铈镧掺杂氟化钡透明陶瓷及其制备方法
CN109319816A (zh) * 2018-12-14 2019-02-12 辽宁星空钠电电池有限公司 一种快速沉淀制备一维BaF2的方法
CN109319817A (zh) * 2018-12-14 2019-02-12 辽宁星空钠电电池有限公司 一种快速沉淀制备二维BaF2的方法
CN110272732A (zh) * 2018-03-14 2019-09-24 中国科学院福建物质结构研究所 基于过渡金属离子发光的纳米材料、其制备方法及用途
CN110745780A (zh) * 2019-12-02 2020-02-04 吉林大学 一种非晶GeH的高压制备方法
CN110862105A (zh) * 2019-11-22 2020-03-06 郑州大学 一种荧光强度增强型金字塔形氧化锌纳米颗粒及其制备方法和应用
CN115417441A (zh) * 2022-08-29 2022-12-02 兰州大学 一种热分解法制备片状纳米氟化钡的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1388057A (zh) * 2002-07-09 2003-01-01 中国科学院长春应用化学研究所 氟化物及复合氟化物纳米粒子的制备方法
US20040091410A1 (en) * 2002-11-07 2004-05-13 Konica Minolta Holdings, Inc. Preparation method of inorganic compound
JP2009132576A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Tokuyama Corp ＢａＬｉＦ３単結晶体
CN101746803A (zh) * 2009-12-11 2010-06-23 华东师范大学 一种氟化钡纳米粉体的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1388057A (zh) * 2002-07-09 2003-01-01 中国科学院长春应用化学研究所 氟化物及复合氟化物纳米粒子的制备方法
US20040091410A1 (en) * 2002-11-07 2004-05-13 Konica Minolta Holdings, Inc. Preparation method of inorganic compound
JP2009132576A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Tokuyama Corp ＢａＬｉＦ３単結晶体
CN101746803A (zh) * 2009-12-11 2010-06-23 华东师范大学 一种氟化钡纳米粉体的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王婧姝: ""碱土金属氟化物纳米晶的高压相变研究"", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, no. 8, 15 August 2012 (2012-08-15) *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106518078A (zh) * 2016-10-12 2017-03-22 武汉理工大学 一种铈镧掺杂氟化钡透明陶瓷及其制备方法
CN106518078B (zh) * 2016-10-12 2019-05-24 武汉理工大学 一种铈镧掺杂氟化钡透明陶瓷及其制备方法
CN110272732A (zh) * 2018-03-14 2019-09-24 中国科学院福建物质结构研究所 基于过渡金属离子发光的纳米材料、其制备方法及用途
CN110272732B (zh) * 2018-03-14 2020-10-02 中国科学院福建物质结构研究所 基于过渡金属离子发光的纳米材料、其制备方法及用途
CN109319816B (zh) * 2018-12-14 2020-10-09 辽宁星空钠电电池有限公司 一种快速沉淀制备一维BaF2的方法
CN109319817B (zh) * 2018-12-14 2020-10-02 辽宁星空钠电电池有限公司 一种快速沉淀制备二维BaF2的方法
CN109319817A (zh) * 2018-12-14 2019-02-12 辽宁星空钠电电池有限公司 一种快速沉淀制备二维BaF2的方法
CN109319816A (zh) * 2018-12-14 2019-02-12 辽宁星空钠电电池有限公司 一种快速沉淀制备一维BaF2的方法
CN110862105A (zh) * 2019-11-22 2020-03-06 郑州大学 一种荧光强度增强型金字塔形氧化锌纳米颗粒及其制备方法和应用
CN110745780A (zh) * 2019-12-02 2020-02-04 吉林大学 一种非晶GeH的高压制备方法
CN110745780B (zh) * 2019-12-02 2021-06-08 吉林大学 一种非晶GeH的高压制备方法
CN115417441A (zh) * 2022-08-29 2022-12-02 兰州大学 一种热分解法制备片状纳米氟化钡的方法
CN115417441B (zh) * 2022-08-29 2023-11-21 兰州大学 一种热分解法制备片状纳米氟化钡的方法

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