CN106495208A - 一种镓酸镧非晶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镓酸镧非晶及其制备方法，该方法包括制备所述镓酸镧的块体原材料；取激光悬浮炉，切取与所述激光悬浮炉的喷嘴口大小匹配的所述块体原材料放入所述喷嘴口内。总之，本申请提供的方法利用无容器制备技术，基于快速凝固和激光辅助加热技术，把镓酸镧的块体原材料冻结在均匀的液体状态，制备时由于悬浮熔融无容器接触，有效抑制了非均质形核，使得液态熔体在相对低的冷却速度下就可以获得大的过冷，有利于非晶的形成特别是非晶形成能力差的材料体系。

Description

一种镓酸镧非晶及其制备方法
技术领域
本发明涉及非晶材料制备技术领域，特别是涉及一种镓酸镧非晶及其制备方法。
背景技术
非晶短程有序、长程无序、各向同性，具有许多优于晶体的物理性能、化学性能、电磁性能。在信息、能源、生物、精密机器、航空航天等方面有广阔的应用前景，受到了国内外研究者的广泛关注。处在高能态的液态物质，随着温度降低或压力升高，会趋向低能量的稳定平衡晶态，在液态和晶态之间会存在很多的热力学亚稳相，包括不同能量状态的亚稳非晶相，随着能量降低非晶材料的结构发生变化变为稳定的晶态，晶化过程不同，可以生成不同微观结构的状态，产生不同的性能。
现有技术中，制备非晶方法方面：主要集中在铜模铸造法、水淬法、吸铸法、定向区域熔炼法、非晶粉末挤压成型法等方法。然而这些制备方法一般涉及到与淬火表面的物理接触，可能会产生异质形核，影响非晶形成；此外快速的热量释放也可能导致缺陷的产生。镓酸镧是当前一种发展良好的中温电解质材料，但是镓酸镧非晶结晶能力差，采用现有技术中制备镓酸镧非晶的方法往往生产效率不高，同时制备的镓酸镧非晶经常含有杂质。
发明内容
本发明提供了一种镓酸镧非晶及其制备方法。
本发明提供了如下方案：
一种镓酸镧非晶的制备方法，该方法包括制备所述镓酸镧的块体原材料；
取激光悬浮炉，切取与所述激光悬浮炉的喷嘴口大小匹配的所述块体原材料放入所述喷嘴口内；
调节所述激光悬浮炉的激光功率以及气流流速，当所述块体原材料处于液态悬浮状态时，将所述激光功率迅速降为零，既得所述镓酸镧非晶。
优选的：所述制备所述镓酸镧的块体原材料；包括：
分别将硝酸镧、硝酸镓、柠檬酸溶解于去离子水中，将所述溶解于去离子水中的硝酸镧、硝酸镓、柠檬酸混合并搅拌成透明混合溶液；将所述透明混合溶液进行80℃水浴加热使去离子水蒸发直至变成黄色粘稠湿凝胶状态的湿凝胶；将所述湿凝胶放置于干燥箱中烘干获得干凝胶，将所述干凝胶进行第一研碎、第一过筛、第一预烧、第一造粒、第一压制成型、第一烧结致密处理既得所述镓酸镧的块体原材料。
优选的：所述第一预烧温度为830～860℃，在所述第一预烧温度下保温1.8～2.2小时。1.8～2.2小时。
优选的：所述第一烧结致密温度为1100～1300℃，在所述第一烧结致密温度下保温1.8～2.2小时。
优选的：所述硝酸镧、硝酸镓以及柠檬酸的摩尔比为1:1:3。
优选的：所述制备所述镓酸镧的块体原材料；包括：
分别将氧化镧、氧化镓、氧化铝，加助磨剂混合球磨，将球磨后的所述氧化镧、氧化镓、氧化铝进行干燥、第二研碎、第二过筛、第二预烧、第二造粒、第二压制成型、第二烧结致密处理既得所述镓酸镧的块体原材料。
优选的：所述第二预烧温度为880～920℃，在所述第二预烧温度下保温1.8～2.2小时。
优选的：所述第二烧结致密温度为1200～1400℃，在所述第二烧结致密温度下保温1.8～2.2小时。
优选的：所述镓酸镧的块体原材料中La3+离子、Ga3+离子的摩尔百分比为：La3+离子50％：Ga3+离子50％。
一种采用所述的方法制备的镓酸镧非晶。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
通过本发明，可以实现一种镓酸镧非晶及其制备方法，在一种实现方式下，该方法包括制备所述镓酸镧的块体原材料；取激光悬浮炉，切取与所述激光悬浮炉的喷嘴口大小匹配的所述块体原材料放入所述喷嘴口内；调节所述激光悬浮炉的激光功率以及气流流速，当所述块体原材料处于液态稳定悬浮状态时，将所述激光功率迅速降为零，既得所述镓酸镧非晶。总之，本申请提供的方法利用无容器制备技术，基于快速凝固和激光辅助加热技术，把镓酸镧的块体原材料冻结在均匀的液体状态，制备时由于悬浮熔融无容器接触，有效抑制了非均质形核，使得液态熔体在相对低的冷却速度下就可以获得大的过冷，有利于非晶的形成特别是非晶形成能力差的材料体系。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图 1 是镓酸镧非晶的XRD图谱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
制备非晶方法方面：主要集中在铜模铸造法、水淬法、吸铸法、定向区域熔炼法、非晶粉末挤压成型法等方法。然而这些制备方法一般涉及到与淬火表面的物理接触，可能会产生异质形核，影响非晶形成；此外快速的热量释放也可能导致缺陷的产生。因此，为了获得大的超过冷度，通常需要非常快的冷却速度（>105℃s-1）。然而，无容器制备技术的出现有利于解决上述可能产生的各种问题，与此同时，由于整个凝固转变过程中不与容器壁接触，同时避免了容器壁带来的杂质影响，抑制了非均质形核，使得液态熔体在相对低的冷却速度下就可以获得大的过冷，有利于非晶的形成特别是非晶形成能力差的材料体系。
镓酸镧是当前一种发展良好的中温电解质材料，镓酸镧具有高的氧离子电导率、氧迁移数以及好的稳定性，是一种有前景的中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)电解质材料。本申请提供的方法是利用无容器制备技术，基于快速凝固和激光辅助加热技术，把材料冻结在均匀的液体状态，制备时由于悬浮熔融无容器接触，有效抑制了非均质形核，使得液态熔体在相对低的冷却速度下就可以获得大的过冷，有利于非晶的形成特别是非晶形成能力差的材料体系。
实施例
本发明实施例提供的一种镓酸镧非晶及其制备方法，该方法包括制备所述镓酸镧的块体原材料；在实际应用中，该块体原材料可以采用溶胶凝胶法制备，具体的分别将硝酸镧、硝酸镓、柠檬酸溶解于去离子水中，将所述溶解于去离子水中的硝酸镧、硝酸镓、柠檬酸混合并搅拌成透明混合溶液；将所述透明混合溶液进行80℃水浴加热使去离子水蒸发直至变成黄色粘稠湿凝胶状态的湿凝胶；将所述湿凝胶放置于干燥箱中烘干获得干凝胶，将所述干凝胶进行第一研碎、第一过筛、第一预烧、第一造粒、第一压制成型、第一烧结致密处理既得所述镓酸镧的块体原材料。进一步的，所述第一预烧温度为830～860℃，在所述第一烧结致密温度下保温时间为1.8～2.2小时。所述第一烧结致密温度为1100～1300℃，在所述第一烧结致密温度下保温1.8～2.2小时。再进一步的，所述硝酸镧、硝酸镓以及柠檬酸的摩尔比为1:1:3。还可以采用固相法进行制备，具体的，分别将氧化镧、氧化镓、氧化铝，加助磨剂混合球磨，将球磨后的所述氧化镧、氧化镓、氧化铝进行干燥、第二研碎、第二过筛、第二预烧、第二造粒、第二压制成型、第二烧结致密处理既得所述镓酸镧的块体原材料。进一步的，所述第二预烧温度为880～920℃，所述第二预烧温度下保温为1.8～2.2小时。所述第二烧结致密温度为1200～1400℃，所述第二预烧温度下保温1.8～2.2小时。在实际应用中，所述镓酸镧的块体原材料中La3+离子、Ga3+离子的摩尔百分比为：La3+离子 50％：Ga3+离子50％。
取激光悬浮炉，切取与所述激光悬浮炉的喷嘴口大小匹配的所述块体原材料放入所述喷嘴口内；激光具有非常高的能量密度，能够快速熔化任何高熔点的材料，用于定向凝固时固液界面温度梯度可达 103 ～ 104K/cm 数量级，远高于传统的凝固制备技术以及电子束悬浮区熔技术。激光悬浮区熔是一种利用高能激光束对金属或非金属材料进行区域熔化与无界面快速热传导自淬火激冷快速定向凝固方法，具有熔炼温度高、温度梯度高、凝固速率控制精度高、材料和环境适应性广泛、无需坩埚无污染等特点，能够快速获得组织超细化，相分布均匀、取向精度高的复合材料。
调节所述激光悬浮炉的激光功率以及气流流速，当所述块体原材料处于液态稳定悬浮状态时，将所述激光功率迅速降为零，为了获得大的超过冷度，通常需要非常快的冷却速度（>105℃s-1）。既得所述镓酸镧非晶。
本申请实施例还可以提供一种采用所述的方法制备的镓酸镧非晶。
总之，本申请提供的方法利用无容器制备技术，基于快速凝固和激光辅助加热技术，把镓酸镧的块体原材料冻结在均匀的液体状态，制备时由于悬浮熔融无容器接触，有效抑制了非均质形核，使得液态熔体在相对低的冷却速度下就可以获得大的过冷，有利于非晶的形成特别是非晶形成能力差的材料体系。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种镓酸镧非晶的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
制备所述镓酸镧的块体原材料；
取激光悬浮炉，切取与所述激光悬浮炉的喷嘴口大小匹配的所述块体原材料放入所述喷嘴口内；
调节所述激光悬浮炉的激光功率以及气流流速，当所述块体原材料处于液态稳定悬浮状态时，将所述激光功率迅速降为零，既得所述镓酸镧非晶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备所述镓酸镧的块体原材料；包括：
分别将硝酸镧、硝酸镓、柠檬酸溶解于去离子水中，将所述溶解于去离子水中的硝酸镧、硝酸镓、柠檬酸混合并搅拌成透明混合溶液；将所述透明混合溶液进行80℃水浴加热使去离子水蒸发直至变成黄色粘稠湿凝胶状态的湿凝胶；将所述湿凝胶放置于干燥箱中烘干获得干凝胶，将所述干凝胶进行第一研碎、第一过筛、第一预烧、第一造粒、第一压制成型、第一烧结致密处理既得所述镓酸镧的块体原材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一预烧温度为830～860℃，在所述第一预烧温度下保温1.8～2.2小时。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一烧结致密温度为1100～1300℃，在所述第一烧结致密温度下保温1.8～2.2小时。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述硝酸镧、硝酸镓以及柠檬酸的摩尔比为1:1:3。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备所述镓酸镧的块体原材料；包括：
分别将氧化镧、氧化镓、氧化铝，加助磨剂混合球磨，将球磨后的所述氧化镧、氧化镓、氧化铝进行干燥、第二研碎、第二过筛、第二预烧、第二造粒、第二压制成型、第二烧结致密处理既得所述镓酸镧的块体原材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二预烧温度为880～920℃，在所述第二预烧温度下保温1.8～2.2小时。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二烧结致密温度为1200～1400℃，在所述第二烧结致密温度下保温1.8～2.2小时。
9.根据权利要求1项所述的方法，其特征在于，所述镓酸镧的块体原材料中La3+离子、Ga3+离子的摩尔百分比为：La3+离子 50％：Ga3+离子50％。
10.一种采用权利要求1至9任意一项所述的方法制备的镓酸镧非晶。
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