CN116177579A - 一种导电化合物S12A7:e - 的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电化合物S12A7:e‑的制备方法,导电化合物S12A7:e‑的制备方法为将原材料Sr源、Al源以及柠檬酸与乙二醇混合搅拌形成澄清透明溶液,经烘烤除去澄清透明溶液中水分;后再将处理后的澄清透明溶液置于马弗炉中200‑400℃加热1‑5h,获得S12A7前驱体化合物;之后再研磨S12A7前驱体化合物,形成均匀颗粒的粉末,再将其在电炉中高温退火,即可获得导电化合物S12A7:e‑;其中,电炉高温退火过程维持惰性气体氛围。本发明在惰性气体环境下制备合成的化合物S12A7:e‑具有良好的导电性,以溶胶凝胶法合成导电化合物S12A7:e‑,其合成过程简便直接,材料纯度高,纳米结构均匀性好,反应时间短并且能耗更低,有利于推动导电化合物S12A7:e‑的工业化生产和应用。
Description
技术领域
本发明涉及无机纳米材料制备领域,尤其涉及一种导电化合物S12A7:e-的制备方法。
背景技术
导电化合物是一种特殊的离子-固体材料,其微观结构具有空穴,空穴能捕获电子或一些体积小的阴离子,且电子或阴离子占据固体中的晶体位置,从而电子或阴离子能够充当最小的阴离子而导电。C12A7:e-是最早被发现的一种无机型导电化合物,包含了12个内径为~的笼状结构,这种独特的结构可以实现自由电子在笼中自由运动,并且提高移动速率,有效提高材料的载流子迁移率,其在锂离子电池、电催化、光/电吸收、化学分离、气体储存/传感和其它电子器件应用等多个领域具有极其优异的应用表现。[Sr24Al28O64]4 +(e-)4(后面称为S12A7:e-)的晶体结构与C12A7:e-相似,同样具有优良的导电性、高载流子浓度、电子迁移率和极高的比表面积等性能。
C12A7:e-的晶格常数为1.199nm,S12A7:e-的晶格常数比C12A7:e-稍大为1.233nm,相较于导电化合物C12A7:e-导电化合物S12A7:e-因此其具有更高的热稳定性,其合成需要更高的温度,合成更为困难,但研究发现Sr原子比Ca原子具有更大的半径,导电化合物C12A7:e-与导电化合物S12A7:e-相比,S12A7:e-能够容纳更大的活性阴离子,并且更容易吸收和释放笼状结构中被囚禁的阴离子,相较于导电化合物C12A7:e-其具有更好的光学性能,更容易实现多功能的应用。
保持导电化物材料S12A7:e-优良的导电性、高载流子浓度、电子迁移率和极高的比表面积等性能基础上,合成新型导电化物材料S12A7:e-是一个巨大的挑战,特别是设计出一种简便的合成方法。
发明内容
为了克服现有的技术的不足,本发明提供一种导电化合物S12A7:e-的制备方法。
本发明技术方案如下所述:
所述导电化合物S12A7:e-的制备方法步骤包括:
步骤一:称取Sr源化合物、Al源化合物、柠檬酸和乙二醇并在常温下均匀混合,获得澄清透明溶液;
步骤二:70-120℃烘烤所述澄清透明溶液1-3h,除去所述澄清透明溶液中水分;
步骤三:将处理后的所述澄清透明溶液置于马弗炉中,后马弗炉升温到200-400℃并保温1-5h,获得S12A7前驱体化合物;
步骤四:研磨所述S12A7前驱体化合物,获得S12A7前驱体化合物粉末,将所述S12A7前驱体化合物粉末置入耐高温容器中,后在高温电炉中高温退火,获得所述导电化合物S12A7:e-;其中,高温电炉中高温退火过程维持惰性气体氛围。
进一步地,在一实施例中,所述高温电炉为管式炉,管式炉中高温退火过程步骤如下:
(1)、所述管式炉以第一升温速率从室温升至500℃,并保温30-120min;
(2)、所述管式炉以第二升温速率从500℃升温至1200-1700℃,并保温1-6h;
(3)、所述管式炉以5-10℃/min的速率降温至室温,完成高温退火,获得所述导电化合物S12A7:e-。
进一步地,在一实施例中,所述维持惰性气体氛围的惰性气体为氮气或氩气。
进一步地,在一实施例中,所述第一升温速率为5-10℃/min,所述第二升温速率为1-10℃/min。
进一步地,在一实施例中,所述的Sr源化合物为Sr(NO3)2·4H2O、Sr(OH)2·8H2O、SrCO3中的一种或两种,所述的Al源化合物为Al2O3、Al(OH)3、Al(NO3)3、Al(COOCH)3中的一种或两种。
进一步地,在一实施例中,所述化合物混合物中Sr:Al的原子比为x:y,10≤x≤12,12≤y≤14;所述混合有机溶剂中乙二醇:柠檬酸的摩尔比为(1-10):1;按照摩尔比分别称取所述化合物混合物和所述混合有机溶剂,其中化合物混合物:混合有机溶剂=1:(5-30)。
进一步地,在一实施例中,步骤一中,常温下搅拌混合,混合时间为12-24h。
进一步地,在一实施例中,步骤三中,使用烘箱对所述澄清透明溶液烘烤。
进一步地,在一实施例中,所述耐高温容器为刚玉舟。
进一步地,在一实施例中,使用球磨机对所述S12A7前驱体化合物进行研磨。
根据上述方案的本发明,其有益效果在于,本申请采用溶胶凝胶法,一步制备出了具有石墨烯包覆的S12A7:e-导电材料,其合成过程简便直接,材料纯度高,纳米结构均匀性好,并且能耗更低,缩短了反应时间,有利于推动导电化合物S12A7:e-的工业化生产和应用。
附图说明
图1为本发明实施例导电化合物S12A7:e-的制备方法的流程图;
图2为本发明导电化合物S12A7:e-成品与C12A7:e-的XRD图;
图3为本发明导电化合物S12A7:e-产品的TEM图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面结合附图和具体实施例,对本发明进行更详细的说明。本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外,下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1所示,本发明提供了导电化合物S12A7:e-的制备方法的实施例,所述导电化合物S12A7:e-的制备方法步骤如下:
S1:称取Sr源化合物、Al源化合物、柠檬酸和乙二醇并在常温下均匀混合,获得澄清透明溶液;
S2:70-120℃烘烤所述澄清透明溶液1-3h,除去所述澄清透明溶液中水分;
S3:将处理后的所述澄清透明溶液置于马弗炉中,后马弗炉升温到200-400℃并保温1-5h,获得S12A7前驱体化合物;
S4:研磨所述S12A7前驱体化合物,获得S12A7前驱体化合物粉末,将所述S12A7前驱体化合物粉末置入耐高温容器中,后在管式炉中高温退火,获得所述导电化合物S12A7:e-;其中,管式炉高温退火过程维持惰性气体氛围。
其中,S1称取反应原料,并对其进行简单的混合操作,Sr源化合物和Al源化合物合称为金属粒子源,为反应提供Sr元素和Al元素;柠檬酸和乙二醇形成混合有机溶剂,用于溶解Sr源化合物和Al源化合物,使得含Sr和Al物质均匀分散于溶液中,从而有利于电子化合物成品各部分的质量均匀性,一般在常温下搅拌混合12-24h,以达到使各原料充分溶解混合均匀的目的。S2中使用烘箱对所述澄清透明溶液烘烤,烘箱烘烤温度控制简单且稳定,澄清透明溶液中的水分子在70-120℃下从溶液中蒸发逸出,从而被完全除去。S3中马弗炉加热将混合溶液中多余的乙二醇溶剂蒸发,并将柠檬酸分解,从而获得S12A7前驱体化合物,S12A7前驱体化合物为多孔状固体。S4中所述耐高温容器为刚玉舟,刚玉舟化学性质稳定,在高温加热条件下不会引入其他杂质,从而防止污染导电化合物产品。使用球磨机对所述S12A7前驱体化合物进行研磨,球磨机研磨能够使得研磨更充分且省力,使得S12A7前驱体颗粒粉末破碎更均匀,增大材料的表面积有利于后续高温退火的顺利进行,且使得生成的导电化合物S12A7:e-具有良好的颗粒均匀性。惰性气体氛围下,S12A7前驱体颗粒粉末在管式炉内经高温退火,导电化合物S12A7:e-材料的表面会形成一层包覆的石墨烯,使得导电化合物S12A7:e-材料具有良好的导电性,本实施例方法最终获得的产品导电化合物S12A7:e-为黑色粉末,其材料表面包覆有一层石墨烯。本实施例方法步骤简单,便于操作,且降低了反应能耗。
对本申请方法制备获得的导电化合物S12A7:e-进行结构测验,结果如图2所示,图2显示本申请方法制备获得的导电化合物S12A7:e-与C12A7:e-的结构特征峰重合,因此发明制备出的导电化合物S12A7:e-具有与C12A7:e-相同的结构。并且图2中明显无其他结构特征峰出现,也说明成品中导电化合物S12A7:e-的纯度较高。
对本申请方法制备获得的导电化合物S12A7:e-进行电镜扫描,结果如图3所示,从图3可明显看出成品导电化合物S12A7:e-具有良好的颗粒均匀度。
在一实施例中,所述Sr源化合物为选自Sr(NO3)2·4H2O、Sr(OH)2·8H2O、SrCO3中的一种或两种,所述Al源化合物为选自Al2O3、Al(OH)3、Al(NO3)3、Al(COOCH)3中的一种或两种。
在一实施例中,所述澄清透明溶液中Sr:Al的原子比为x:y,10≤x≤12,12≤y≤14,所述澄清透明溶液中乙二醇:柠檬酸的摩尔比为(1-10):1,柠檬酸可以为无水柠檬酸也可以为带一个结晶水的柠檬酸,所述Sr源化合物和Al源化合物为金属粒子源,所述柠檬酸和所述乙二醇为混合有机溶剂,所述金属粒子源:所述混合有机溶剂的摩尔比为1:(5-30)。在制备澄清透明溶液时,按照上述的比值要求,分别称取所述Sr源化合物、Al源化合物、柠檬酸和乙二醇,乙二醇为液体,可以同时将Sr源化合物、Al源化合物、柠檬酸这些固体颗粒化合物同时加入到乙二醇中进行混合溶解,也可以分别加入混合溶解。
在一些实施例中,会将S1分成两步进行,即先将Sr源化合物和Al源化合物混合制成金属粒子源混合物、将柠檬酸和乙二醇混合制成混合有机溶剂,后再将上述的金属粒子源混合物加入到上述混合有机溶剂中搅拌混合,从而获得所述澄清透明溶液。
在一实施例中,所述维持惰性气体氛围的惰性气体选用氮气,或选用氩气;在另一实施例中也可以选用氮气和氩气的混合气。
在一实施例中,高温电炉为管式炉或箱式炉,其中管式炉中高温退火过程步骤如下:
(1)、所述管式炉以5-10℃/min的第一升温速率从室温升至500℃,并保温30-120min;
(2)、所述管式炉以1-10℃/min的第二升温速率从500℃升温至1200-1700℃,并保温1-6h;
(3)、所述管式炉以5-10℃/min的速率降温至室温,完成高温退火,获得所述导电化合物S12A7:e-。
管式炉分段加热是由管式炉本身的特征决定,高温加热温度高于500℃,均需要先升温到500℃后,经二次升温到设定温度,为了防止温度急剧变化可能的仪器、试验、人员等安全,像管式炉这类高温反应设备一般需要升温、降温过程。一般要在炉内外温差较小时才能打开炉子的开关门进行反应材料的放入和取出。
高温退火过程中,刚玉舟内S12A7前驱体化合物反应生成导电化合物S12A7:e-,形成笼状结构的空穴结构,在惰性气氛下,S12A7前驱体化合物表面的柠檬酸分解物在高温条件下生成单质碳,即在S12A7:e-材料上包覆一层石墨烯,惰性气体氛围防止高温条件下碳与氧气反应生成CO2,在材料表面包覆一层石墨烯明显增加了材料的导电性,研究发现本申请方法制备获得的导电化合物S12A7:e-的导电性可达到10S/cm。
实施例一
本申请提供了一实施例导电化合物S12A7:e-的制备方法,具体的方法步骤如下:
(1)、按照Sr:Al=12:14的原子计量比称取适量的Sr(NO3)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O,并将Sr(NO3)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O混合,获得金属粒子源混合物;按照乙二醇:柠檬酸的摩尔比为8:1的比例,称取柠檬酸和乙二醇,并在常温下于均匀混合,得到混合有机溶剂。
(2)、将Sr源和Al源化合物混合后的金属粒子源混合物与混合有机溶剂按照1:9的摩尔比混合,并在室温下搅拌24h,使金属粒子源混合物的颗粒充分溶解,得到澄清透明溶液。
(3)、将澄清透明溶液放入烧杯后置于烘箱中,120℃烘烤1h,使澄清透明溶液中的水分完全蒸发。
(4)、待水分蒸发干净后,将烧杯置于马弗炉中,马弗炉以2℃/min的升温速率升到250℃,然后250℃保温4h,从而蒸发烧杯中多余的乙二醇溶剂并分解柠檬酸,获得S12A7前驱体化合物。
(5)、S12A7前驱体化合物呈多孔状,将S12A7前驱体化合物从烧杯中取出,然后在球磨机中以300r/min球磨8h,球磨后的颗粒粉末一般需要使用筛网进行筛分以筛分出尺寸均匀的颗粒粉末,后将筛分出的颗粒粉末转移到干净的刚玉舟中,放入管式炉高温退火,以使导电化合物S12A7:e-颗粒更均匀。
高温退火过程步骤为:将盛放有S12A7前驱体化合物的刚玉舟放入管式炉中,然后向管式炉内通入N2,排尽管式炉内的空气后持续通气,管式炉以10℃/min的升温速率,从室温升至500℃,并保温30min;之后再以5℃/min的速率,从500℃升温至1500℃,并保温2h,之后以5℃/min的速率降温至室温。在管式炉的升温、保温以及降温过程中,持续通入N2,以防止包覆于材料表面的石墨烯被氧化。
待管式炉冷却至室温后,取出刚玉舟,舟内粉末呈黑色,即获得了导电化合物S12A7:e-。使用时可将粉末置于研钵中继续研磨成更细的粉末进行使用。
实施例二
本发明提供了另一实施例导电化合物S12A7:e-的制备方法,具体方法步骤如下:
(1)、按照Sr:Al=12:14的原子计量比称取适量的SrCO3和Al(OH)3,并将SrCO3和Al(OH)3混合,获得金属粒子源混合物;按照乙二醇:柠檬酸的摩尔比为2:1的比例,称取柠檬酸和乙二醇,并在常温下于均匀混合,得到混合有机溶剂。
(2)、将Sr源和Al源化合物混合后的金属粒子源混合物与混合有机溶剂按照1:15的摩尔比混合,并在室温下搅拌24h,使金属粒子源混合物的颗粒充分溶解,得到澄清透明溶液。
(3)、将澄清透明溶液放入烧杯后置于烘箱中,100℃烘烤2h,使澄清透明溶液中的水分完全蒸发。
(4)、待水分蒸发干净后,将烧杯置于马弗炉中,马弗炉以2℃/min的升温速率升到275℃,然后275℃保温4h,从而蒸发烧杯中多余的乙二醇溶剂并分解柠檬酸,获得S12A7前驱体化合物。
(5)、S12A7前驱体化合物呈多孔状,将S12A7前驱体化合物从烧杯中取出,然后在球磨机中以300r/min球磨8h,筛分出尺寸均匀的颗粒粉末后将颗粒粉末转移到干净的刚玉舟中,放入管式炉高温退火,在高温退火过程中管式炉内为惰性气体氛围。
高温退火过程步骤为:将盛放有S12A7前驱体化合物的刚玉舟放入管式炉中,然后向管式炉内通入N2,排尽管式炉内的空气后持续通气,管式炉以5℃/min的升温速率,从室温升至500℃,并保温30min;之后再以1℃/min的速率,从500℃升温至1700℃,并保温1h,之后以5℃/min的速率降温至室温。在管式炉的升温、保温以及降温过程中,持续通入N2,以防止包覆于材料表面的石墨烯被氧化。
待管式炉冷却至室温后,取出刚玉舟,舟内粉末呈黑色,即获得了导电化合物S12A7:e-。测定发现获得的导电化合物S12A7:e-在室温时,其导电率约为5S/cm,其BET表面积为19m2/g。
实施例三
本发明提供了另一实施例导电化合物S12A7:e-的制备方法,具体人方法步骤如下:
(1)、按照Sr:Al=12:14的原子计量比称取适量的Sr(NO3)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O,并将Sr(NO3)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O混合,获得金属粒子源混合物;按照乙二醇:柠檬酸的摩尔比为4:1的比例,称取柠檬酸和乙二醇,并在常温下于均匀混合,得到混合有机溶剂。
(2)、将Sr源和Al源化合物混合后的金属粒子源混合物与混合有机溶剂按照1:10的摩尔比混合,并在室温下搅拌24h,使金属粒子源混合物的颗粒充分溶解,得到澄清透明溶液。
(3)、将澄清透明溶液放入烧杯后置于烘箱中,100℃烘烤2h,使澄清透明溶液中的水分完全蒸发。
(4)、待水分蒸发干净后,将烧杯置于马弗炉中,马弗炉以3℃/min的升温速率升到300℃,然后300℃保温3h,从而蒸发烧杯中多余的乙二醇溶剂并分解柠檬酸,获得S12A7前驱体化合物。
(5)、S12A7前驱体化合物呈多孔状,将S12A7前驱体化合物从烧杯中取出,然后在球磨机中以300r/min球磨8h,筛分出尺寸均匀的颗粒粉末后将颗粒粉末转移到干净的刚玉舟中,放入管式炉高温退火,在高温退火过程中管式炉内为惰性气体氛围。
高温退火过程步骤为:将盛放有S12A7前驱体化合物的刚玉舟放入管式炉中,然后向管式炉内通入N2,排尽管式炉内的空气后持续通气,管式炉以2℃/min的升温速率,从室温升至500℃,并保温30min;之后再以5℃/min的速率,从500℃升温至1200℃,并保温4h,之后以10℃/min的速率降温至室温。在管式炉的升温、保温以及降温过程中,持续通入N2,以防止包覆于材料表面的石墨烯被氧化。
待管式炉冷却至室温后,取出刚玉舟,舟内粉末呈黑色,即获得了导电化合物S12A7:e-。
实施例四
本发明提供了另一实施例导电化合物S12A7:e-的制备方法,具体方法步骤如下:
(1)、按照Sr:Al=12:14的原子计量比称取适量的Sr(NO3)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O,并将Sr(NO3)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O混合,获得金属粒子源混合物;按照乙二醇:柠檬酸的摩尔比为8:1的比例,称取柠檬酸和乙二醇,并在常温下于均匀混合,得到混合有机溶剂。
(2)、将Sr源和Al源化合物混合后的金属粒子源混合物与混合有机溶剂按照1:9的摩尔比混合,并在室温下搅拌24h,使金属粒子源混合物的颗粒充分溶解,得到澄清透明溶液。
(3)、将澄清透明溶液放入烧杯后置于烘箱中,100℃烘烤2h,使澄清透明溶液中的水分完全蒸发。
(4)、待水分蒸发干净后,将烧杯置于马弗炉中,在马弗炉中300℃加热分解,并保温3h,从而蒸发烧杯中多余的乙二醇溶剂并分解柠檬酸,获得S12A7前驱体化合物。
(5)、S12A7前驱体化合物呈多孔状,将S12A7前驱体化合物从烧杯中取出,然后在球磨机中以300r/min球磨8h,筛分出尺寸均匀的颗粒粉末后将细粉末转移到干净的刚玉舟中,放入真空箱式炉高温退火,在高温退火过程中真空箱式炉内为惰性气体氛围。
高温退火过程步骤为:将盛放有S12A7前驱体化合物的刚玉舟放入真空箱式炉内后,使用机械泵将真空箱式炉内空气排尽,通入N2清洗数次后,关闭机械泵持续通入N2。真空箱式炉以合适的的升温速率,从室温升温至1500℃,并保温4h,之后降温至室温。在箱式炉的升温、保温以及降温过程中,持续通入N2维持惰性气体氛围,以防止包覆于材料表面的石墨烯被氧化。
待箱式炉冷却至室温后,取出刚玉舟,舟内粉末呈黑色,即获得了导电化合物S12A7:e-。测试结果显示,导电化合物S12A7:e-为在室温时导电率约为10S/cm、尺寸在5-10nm的黑色粉末。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明,它们没有在细节中提供;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种导电化合物S12A7:e-的制备方法,其特征在于,所述导电化合物S12A7:e-的制备方法步骤包括:
步骤一:称取Sr源化合物、Al源化合物、柠檬酸和乙二醇并在常温下均匀混合,获得澄清透明溶液;
步骤二:70-120℃烘烤所述澄清透明溶液1-3h,除去所述澄清透明溶液中水分;
步骤三:将处理后的所述澄清透明溶液置于马弗炉中,后马弗炉升温到200-400℃并保温1-5h,获得S12A7前驱体化合物;
步骤四:研磨所述S12A7前驱体化合物,获得S12A7前驱体化合物粉末,将所述S12A7前驱体化合物粉末置入耐高温容器中,后在高温电炉中高温退火,获得所述导电化合物S12A7:e-;其中,高温电炉高温退火过程维持惰性气体氛围。
2.根据权利要求1所述的导电化合物S12A7:e-的制备方法,其特征在于,所述高温电炉为管式炉,管式炉中高温退火过程步骤如下:
(1)、所述管式炉以第一升温速率从室温升至500℃,并保温30-120min;
(2)、所述管式炉以第二升温速率从500℃升温至1200-1700℃,并保温1-6h;
(3)、所述管式炉以5-10℃/min的速率降温至室温,完成高温退火,获得所述导电化合物S12A7:e-。
3.根据权利要求1所述的导电化合物S12A7:e-的制备方法,其特征在于,所述维持惰性气体氛围的惰性气体为氮气或氩气。
4.根据权利要求2所述的导电化合物S12A7:e-的制备方法,其特征在于,所述第一升温速率为5-10℃/min,所述第二升温速率为1-10℃/min。
5.根据权利要求1所述的导电化合物S12A7:e-的制备方法,其特征在于,所述的Sr源化合物为Sr(NO3)2·4H2O、Sr(OH)2·8H2O、SrCO3中的一种或两种,所述的Al源化合物为Al2O3、Al(OH)3、Al(NO3)3、Al(COOCH)3中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的导电化合物S12A7:e-的制备方法,其特征在于,所述澄清透明溶液中Sr:Al的原子比为x:y,10≤x≤12,12≤y≤14;
所述澄清透明溶液中乙二醇:柠檬酸的摩尔比为(1-10):1;
所述Sr源化合物和Al源化合物为金属粒子源,所述柠檬酸和所述乙二醇为混合有机溶剂,所述金属粒子源:所述混合有机溶剂的摩尔比为1:(5-30)。
7.根据权利要求1所述的导电化合物S12A7:e-的制备方法,其特征在于,步骤一中,常温下搅拌混合,混合时间为12-24h。
8.根据权利要求1所述的导电化合物S12A7:e-的制备方法,其特征在于,步骤三中,使用烘箱对所述澄清透明溶液烘烤。
9.根据权利要求1所述的导电化合物S12A7:e-的制备方法,其特征在于,所述耐高温容器为刚玉舟。
10.根据权利要求1所述的导电化合物S12A7:e-的制备方法,其特征在于,使用球磨机对所述S12A7前驱体化合物进行研磨。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003238149A (ja) * | 2002-02-21 | 2003-08-27 | Japan Science & Technology Corp | 12SrO・7Al2O3化合物とその合成方法 |
CN101016458A (zh) * | 2007-01-19 | 2007-08-15 | 太原理工大学 | 一种快速合成发光材料的溶胶-凝胶的方法 |
CN101628233A (zh) * | 2009-08-06 | 2010-01-20 | 浙江工业大学 | 以锶铝石氧化物为涂层的蜂窝陶瓷型钙钛矿整体催化剂的制备方法 |
CN105819479A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-08-03 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种C12A7:e-电子化合物纳米粉末的制备方法 |
CN107635922A (zh) * | 2015-06-25 | 2018-01-26 | 国立大学法人京都大学 | 导电性钙铝石型化合物的制造方法 |
CN110015675A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-07-16 | 中科合成油技术有限公司 | 导电性钙铝石型化合物粉末的制造方法 |
-
2023
- 2023-03-20 CN CN202310267631.9A patent/CN116177579A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003238149A (ja) * | 2002-02-21 | 2003-08-27 | Japan Science & Technology Corp | 12SrO・7Al2O3化合物とその合成方法 |
CN101016458A (zh) * | 2007-01-19 | 2007-08-15 | 太原理工大学 | 一种快速合成发光材料的溶胶-凝胶的方法 |
CN101628233A (zh) * | 2009-08-06 | 2010-01-20 | 浙江工业大学 | 以锶铝石氧化物为涂层的蜂窝陶瓷型钙钛矿整体催化剂的制备方法 |
CN107635922A (zh) * | 2015-06-25 | 2018-01-26 | 国立大学法人京都大学 | 导电性钙铝石型化合物的制造方法 |
CN105819479A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-08-03 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种C12A7:e-电子化合物纳米粉末的制备方法 |
CN110015675A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-07-16 | 中科合成油技术有限公司 | 导电性钙铝石型化合物粉末的制造方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
KARIM KHAN: "Facile synthesis of a cationic-doped [Ca24Al28O64]4+(4e−) composite via a rapid citrate sol–gel method", DALTON TRANSACTIONS, pages 3819 - 3830 * |
潘瑞琨;李阳;方凡;曹万强;: "12CaO・7Al_2O_3凝胶和陶瓷的显微结构及DSC分析", 胶体与聚合物, no. 04 * |
王占龙;张泽凯;王稚真;陈银飞;: "钙铝石涂层对整体铜锰铈催化剂高温催化性能的影响", 稀土, no. 04 * |
谷歌学术,C12A7 AND (SOL OR GEL) AND CITRIC ACID: "谷歌学术,C12A7 and (sol or gel) and citric acid", 谷歌学术,C12A7 AND (SOL OR GEL) AND CITRIC ACID, pages 567 - 570 * |
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