[发明专利]一种高熵稀土钽酸盐氧离子绝缘体材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高熵稀土钽酸盐氧离子绝缘体材料，其特征在于：采用原料为稀土氧化物RE₂O₃、五氧化二钽Ta₂O₅和熔盐NaCl；

所述稀土氧化物RE₂O₃和五氧化二钽Ta₂O₅的摩尔比为(1/x：1/x：……：1/x)：1，化学反应式为x表示稀土氧化物RE₂O₃的种数，x≥4，其中i取整数，且4≤i≤x；

所述熔盐NaCl占原料中总质量的3％-8％。

2.根据权利要求1所述的高熵稀土钽酸盐氧离子绝缘体材料，其特征在于：所述熔盐NaCl占原料中总质量的6％-8％。

3.根据权利要求1所述的高熵稀土钽酸盐氧离子绝缘体材料，其特征在于：所述稀土氧化物RE₂O₃的种数x≥6。

4.根据权利要求1所述的高熵稀土钽酸盐氧离子绝缘体材料，其特征在于：所述稀土氧化物RE₂O₃为Y₂O₃、La₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Gd₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃、Yb₂O₃。

5.根据权利要求1-4任一项所述的高熵稀土钽酸盐氧离子绝缘体材料，其特征在于：各原料纯度≥99.99％，粒径在15-60μm。

6.一种高熵稀土钽酸盐氧离子绝缘体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按比例称取稀土氧化物RE₂O₃、五氧化二钽Ta₂O₅和熔盐NaCl，将其倒入球磨罐中，以无水乙醇为介质，在球磨机中球磨均匀后，将其干燥、过筛；

(2)过筛后的粉体在1500-1700℃下煅烧10-20h，升温速率为5-10℃/分钟，煅烧结束后随炉冷却；

(3)待温度降至室温取出粉体，再利用球磨机将粉体球磨成浆料，烘干后进行筛分；

(4)利用放电等离子烧结设备烧结成陶瓷块体，将烧结好的块体经过低温和高温退火后，获得高熵稀土钽酸盐(xRE_1/x)TaO₄材料，利用交流阻抗测试其氧离子电导率。

7.根据权利要求6所述的高熵稀土钽酸盐氧离子绝缘体材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(3)球磨时，氧化锆球：原料：无水乙醇的质量比为(7-9)：(1-3)：(3-5)，球磨时间为≥20h，球磨机转速为400-600r/min。

8.根据权利要求6所述的高熵稀土钽酸盐氧离子绝缘体材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，混合粉在70-90℃下干燥120-150h后过300-500目筛。

9.根据权利要求6所述的高熵稀土钽酸盐氧离子绝缘体材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，烧结温度为1500-1700℃，保温5-20min，升温速率为50℃/min。

10.根据权利要求5-9任一项所述的高熵稀土钽酸盐氧离子绝缘体材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，低温退火时温度为500-800℃，升温速率为2℃/min，保温360-600min，高温退火的温度为1500-1700℃，升温速率为10℃/min，保温360-600min。