[发明专利]一种合成钼酸碲钡单晶微米粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化物非线性光学晶体的单晶微米结构的制备方法，尤其涉及一种合成钼酸碲钡BaTeMo₂O₉(简称BTM)单晶微米粉末的方法，即钼酸碲钡BaTeMo₂O₉单晶微米粉末的全固相原料-高温高压水热体系合成方法。

背景技术

钼酸碲钡BaTeMo₂O₉单晶是一种新型非线性光学材料。目前对这种材料的研究比较稀少，而且合成方法非常单一。钼酸碲钡块体单晶可以用助熔剂法生长。常规固相反应可以用来合成钼酸碲钡多晶粉末。但是常规固相反应合成的钼酸碲钡粉体颗粒存在形貌不均、团聚严重等问题。一般而言，材料的颗粒形貌对其性能有着重要的影响，颗粒尺寸、形状的变化都有可能引起性能上的改变。特别是粉末材料颗粒尺寸达到纳米数量级后所导致的尺寸效应，一直都是纳米材料研究领域的关注热点，具有重要的科学研究意义。

根据现有文献，超临界水体系在合成钼酸碲钡这一类结构和性能特殊的微米粉末材料方面具有独特优势。但是，目前所报道的超临界水体系合成钼酸碲钡所使用的原料为硝酸钡水溶液、二氧化碲粉末、三氧化钼粉末和氢氧化钾水溶液。上述反应中使用了硝酸钡水溶液和氢氧化钾水溶液。水溶性钡离子毒性比较大，氢氧化钾是一种强碱，因此，实验过程有一定的不安全性，还会造成环境污染等问题。另外，上述反应中所使用的四种反应物形态不同，并且反应物之间有可能在混合阶段就发生反应，最终影响钼酸碲钡的合成，所以此种合成工艺对原料的加入顺序有严格要求。当反应物按照氢氧化钾水溶液、硝酸钡水溶液、二氧化碲粉末、三氧化钼粉末这种加入顺序进行混合时才能获得钼酸碲钡粉末。因此目前这种合成工艺方法的原料配制过程比较复杂。

发明内容

针对现有合成技术的不足和弊端，本发明提供了一种简便可行的合成钼酸碲钡BaTeMo₂O₉(简称BTM)单晶微米粉末的方法，即钼酸碲钡BaTeMo₂O₉单晶微米粉末的全固相原料-高温高压水热体系合成方法。

本发明所述合成钼酸碲钡BaTeMo₂O₉单晶微米粉末的方法，步骤是：

(1)配料：将作为合成目标钼酸碲钡BaTeMo₂O₉中的原料组分Ba、Te、Mo按照原子比Ba∶Te∶Mo＝1∶1∶2的比例，以固体碳酸钡粉末或固体氧化钡粉末、固体二氧化碲粉末和固体三氧化钼粉末的形式混合；

(2)分散物料：将步骤(1)混合后的固体粉末分散于其40～100倍体积量的去离子水中，形成固-液悬浮体；

(3)恒温反应：将步骤(2)得到的固-液悬浮体放入高温高压反应容器中，密闭后将反应容器置加热设备中加热至200～400℃，容器内压力为2～29MPa，恒温反应1～24小时，此时反应体系的技术特征为高温高压水热反应体系；

(4)冷却：恒温反应后，将反应容器冷却至20～25℃，容器内压力降至常压；

(5)洗涤：采用离心方式或用真空抽滤装置将反应容器内的固体和液体分离，以去离子水、乙醇或丙酮洗涤所得固体沉淀至少3次，或者洗涤到洗涤后的液体pH＝7止；

(6)烘干：将步骤(5)洗涤后的固体沉淀用干燥设备于50～60℃条件烘干，获得的产物即为纯相的钼酸碲钡BaTeMo₂O₉单晶微米粉末。

上述合成钼酸碲钡BaTeMo₂O₉单晶微米粉末的方法中：步骤(2)所述混合后的固体粉末优选分散于其40～70倍体积量的去离子水中，形成固-液悬浮体。

上述合成钼酸碲钡BaTeMo₂O₉单晶微米粉末的方法中：步骤(3)所述加热温度优选是300～400℃，容器内压力优选为10～29MPa，恒温反应时间优选为1～8小时。

上述合成钼酸碲钡BaTeMo₂O₉单晶微米粉末的方法中：所述高温高压反应容器是带有测温、测压装置的高温高压反应釜。

上述合成钼酸碲钡BaTeMo₂O₉单晶微米粉末的方法中：步骤(3)所述加热设备是指有精确控制温度装置的马弗炉、电阻炉、管式炉、烘箱之一；优选马弗炉。