[发明专利]一种Se掺杂四方相Sr2

说明书

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种Se掺杂四方相Sr₂Bi材料及其制备方法。将Sr、Bi和Se粉末混合均匀后放入条形石英管中；将石英管升温至粉末熔化成熔融液体，将得到的熔融液体倒入加热漏包中，液体由漏包底部的小孔流入到喷嘴处雾化区域；高速喷出雾化气体，将喷嘴雾化区域流出的熔融液体冲击破碎成小颗粒的液滴，液滴急速冷却凝固后掉入到收集室中；将收集室中收集的粉末与将洗净的磨球球磨，将球磨后得到的粉末压块，得到Se掺杂四方相Sr₂Bi试样。本发明获得的Se掺杂四方相Sr₂Bi材料晶粒显著提高材料的电导率，尺寸细小，均匀，样品纯度高，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种Se掺杂四方相Sr₂Bi材料及其制备方法。

背景技术

碱土金属化合物是一种无毒的环境友好型的化合物，并且碱土金属元素在地壳中含量丰富，所以受到研究者们的广泛研究。Sr₂Bi，是由Sr和Bi元素组成，能循环利用，对地球无污染，是一种新型环境友好的合金材料。Sr是碱土金属中丰度第二小的元素，在自然界主要以化合态存在。Sr的化学性质活泼，加热到熔点（769 ℃）时可以燃烧，可用于制造合金、光电管、照明灯等。Bi为银白色至粉红色的金属，质脆易粉碎，Bi的化学性质较稳定，在室温下不与氧气或水反应，在自然界中以游离金属和矿物的形式存在。传统制备方法没法得到纯度较高的Sr₂Bi，而且会同时生成Sr₅Bi3、Sr₂Bi₃、SrBi₂等化合物，还会伴随着不同Sr₂Bi的相生成。通过查阅文献，不管是实验制备分析或是理论计算都表明Sr₂Bi的四方相属于稳定相。本文采用快速凝固法，操作简便，反应温度较低，并且可以精准的控制Sr、Bi的原子比、成分可控，合成纯度高四方相Sr₂Bi化合物。

从材料的组成来讲，对合金进行掺杂是提高材料性能的有效途径。对合金材料掺杂的研究一直是材料研究的热点，掺杂是在材料的晶体结构中引入适当的短程无序而不改变晶格的长程有序。这种改变对于波长较长的载流子不会产生较强的散射，使得迁移率不发生明显变化而提高材料的电导率。费米能级对于材料的电性能有着强烈的影响，而费米能级的高低主要由载流子浓度决定。掺杂适当元素，可以有效调节载流子浓度，进而优化材料的电性能。

Se具有较大的电负性，即较强的吸电子能力。有研究表明，在合金中掺入Se可以会增加载流子浓度，导致电导率增大。Se掺杂对材料的载流子迁移率影响非常明显，随Se掺杂量的增加载流子迁移率大幅下降，说明Se掺杂时引入的晶格缺陷对载流子的散射作用较强。本发明采用快速凝固法制备四方相Sr₂Bi，通过掺杂Se提高四方相Sr₂Bi的材料性能。目前，对Se掺杂四方相Sr₂Bi材料的制备研究还没被报道过。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以获得纯度高、晶粒细小均匀的Se掺杂四方相Sr₂Bi材料及其制备方法。

为解决上述传统制备方法没法得到纯度较高的Sr₂Bi，Sr、Bi的原子比、成分不可控问题，本发明采取以下技术方案：

一种Se掺杂四方相Sr₂Bi材料的制备方法，将Sr、Bi和Se粉末混合均匀，加热熔化成熔融液体，将得到的熔融液体通过雾化方法冲击破碎成小颗粒的液滴，液滴急速冷却凝固收集到粉末，再将粉末与磨球球磨，球磨后得到的粉末压块，得到Se掺杂四方相Sr₂Bi材料。

进一步地，具体步骤包括：

（1）称取Sr、Bi和Se粉末，并将得到的粉末混合均匀后放入条形石英管中；