一种非晶态结构BaF2的制备方法
【专利摘要】本发明属于材料制备的【技术领域】，特别涉及一种非晶态结构BaF2的制备方法。该方法首先利用溶剂热合成法制备晶粒尺寸为14nm左右的立方萤石结构BaF2纳米晶粒，将其作为初始原料，然后再利用金刚石对顶砧压机对材料加压至最大压力30GPa，样品由立方萤石结构转化为非晶态结构，将金刚石对顶砧压机内压力慢慢卸至常压时，8#2样品的非晶态结构仍然能够在常压下保留下来。本发明方法的初始原料具有制备过程简单，晶粒尺寸小，形貌均一，粒径分布窄等优点，高压合成得到的产物在常压下具有稳定的非晶态结构，相纯度高。BaF2材料具有良好的光学性能，合成的新材料在光学、生物学等领域有很大应用潜力。
【专利说明】一种非晶态结构BaF2的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料制备的【技术领域】，特别涉及一种非晶态结构BaF2的制备方法。
【背景技术】
[0002] BaF2是碱土金属氟化物的重要一员，具有优良的光学性能。特别是它是平均衰减 时间均小于I ns的快闪成分，是迄今已知最快的无机闪烁体。人们对BaF2的闪烁性能进 行了深入的研究，BaF 2已经成为理想的高密度发光材料，在伽玛射线和基本粒子探测器广 泛应用[1，2]。另外，8&&具有较好的离子导电性，成为高温电池、燃料电池、化学过滤器 和传感器的重要候选材料[3]。由于其具有广泛的应用潜力，BaF 2-直是研究的热点材料， 特别是具有新晶体结构的BaF2材料的合成，成为材料领域新的挑战，吸引了人们广泛的研 究兴趣。
[0003] 在压力作用下物质分子之间和原子之间的距离会发生改变，导致物质的晶体结 构、电子结构发生改变，利用高压方法可以得到常压条件下无法合成的新相，是获得新结 构、新材料的重要研究手段。BaF 2材料有三种晶体结构[4，5]:萤石型（你為）立方相、 ?-?13(：12型〇°/皿3)正交相和Ni 2In型六角相。其中萤石型立方相为稳定相， a -PbCl2型正交相和Ni2In型六角相为亚稳相。然而，到目前为止人们只发现了 BaF2的这 三种晶体结构，没有利用各种物理化学手段合成出非晶态结构的BaF2相关研究报道。此外， 材料的晶体结构会很大地影响材料的光学、电学等物理和化学性质，合成新晶体结构的材 料将会优化器件功能，有很大的潜在的应用价值。因此，发展简单、方便的方法来合成新 的晶体结构的BaF 2材料，对研究新功能材料的有重要意义。
[0004] [1] Wagner Vj Kugler A, Paehr Mj et al. Detection of Relativistic Neutrons by BaF2 Seiotillators [J]. Nuel. lnstr. and Meth., 1997, A 394: 332-340.
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【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是：克服【背景技术】存在的问题和缺陷，提供一种相纯度 高、具有稳定的非晶态结构的BaF2的制备方法，该方法工艺步骤简单。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现：该制备方法包括以下步骤： ①、将8. 4 mL油酸，0. 2 g NaOH，24mL无水乙醇制成混合溶液A，然后将混合溶液A放 置在磁力搅拌器上，室温下强力搅拌60min，使油酸和NaOH充分反应，将0· 523g的Ba (NO3) 2 加入三相共存的混合溶液A中，搅拌10 min，最后在混合溶液中加入0. 168g的NaF，经搅拌 成乳白色悬浊液后移至40 mL聚四氟乙烯内胆的反应釜中，密封，在180 °C下热处理24 h， 冷却后取出，用环己烷收集容器底部的反应物，反应物用无水乙醇反复离心清洗处理，经离 心清洗处理反应物经80 °C，10 h干燥处理得到立方萤石相BaF2纳米晶粒。
[0007] ②、以步骤①中制得的立方萤石相BaF2纳米晶粒为初始原料，利用对称式金刚石 对顶砧进行加压，金刚石砧面大小为〇. 4mm，密封垫采用T301不锈钢片，预压厚度为90伽， 在预压的垫片上钻个直径为100 Am小孔，作为高压样品腔，将一小块红宝石置于其中高压 样品腔内，然后，将立方萤石相BaF2纳米晶粒放入金刚石对顶砧压机中进行加压至最高压 力30 GPa，得到高压合成非晶态结构的BaF2。
[0008] ③、将金刚石对顶砧压机缓慢卸压至常压，得到合成非晶态结构的BaF2，经测试卸 压后合成非晶态结构的BaF 2没有回到最初的立方萤石相，仍保持非晶态结构，说明利用高 压手段可以成功合成非晶态结构的BaF2。
[0009] 本发明方法具有以下优点和积极效果： 1、 本发明方法采用溶剂热法合成的晶粒尺寸小(小于15nm)的立方萤石相BaF2纳米晶 粒为初始原料，采用金刚石对顶砧压机在高压下合成非晶态结构BaF 2的合成方法； 2、 本发明的初始原料为晶粒尺寸小，形貌均匀，粒径分布窄的BaF2纳米晶粒； 3、 本发明制备方法得到的样品，通过用同步辐射XRD对样品的晶体结构进行表征，发 现在高压下BaF2样品具有稳定的非晶态结构，相纯度很高，没有其它结晶相衍射峰出现；卸 压后样品依然保持非晶态结构，没有恢复初始的立方萤石结构； 4、 本发明具有过程简单、室温合成、合成时间短、可重复性高等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是立方萤石结构BaF2纳米晶粒的透射电镜图。
[0011] 图2是立方萤石结构BaF2纳米晶粒的粒径分布图。
[0012] 图3是立方萤石结构BaF2纳米晶粒的XRD图。
[0013] 图4是BaF2纳米晶粒随压力变化的同步辐射XRD图（实线为加压过程，虚线为卸 压过程)。
[0014] 图5是立方萤石结构BaF2纳米晶粒（a)与非晶态结构BaF2 (b)的同步辐射电子衍 射图。
【具体实施方式】
[0015] 现结合实施例更加具体地描述本发明，如无特殊说明，所用试剂均为市售可获得 的产品，并未加进一步提纯使用。
[0016] 实验试剂
【权利要求】
1. 一种非晶态结构BaF2的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤： ① 、将8. 4 mL油酸，0. 2 g NaOH，24mL无水乙醇制成混合溶液A，然后将混合溶液A放 置在磁力搅拌器上，室温下强力搅拌60min，使油酸和NaOH充分反应，将0· 523g的Ba (NO3) 2 加入三相共存的混合溶液A中，搅拌10 min，最后在混合溶液中加入0. 168g的NaF，经搅拌 成乳白色悬浊液后移至40 mL聚四氟乙烯内胆的反应釜中，密封，在180 °C下热处理24 h， 冷却后取出，用环己烷收集容器底部的反应物，反应物用无水乙醇反复离心清洗处理，经离 心清洗处理反应物经80 °C，10 h干燥处理得到立方萤石相BaF2纳米晶粒； ② 、以步骤①中制得的立方萤石相BaF2纳米晶粒为初始原料，利用对称式金刚石对顶 砧进行加压，金刚石砧面大小为〇. 4mm，密封垫采用T301不锈钢片，预压厚度为90伽，在预 压的垫片上钻个直径为100 Am小孔，作为高压样品腔，将一小块红宝石置于其中高压样品 腔内，然后，将立方萤石相BaF2纳米晶粒放入金刚石对顶砧压机中进行加压至最高压力30 GPa，得到高压合成非晶态结构的BaF 2 ; ③ 、将金刚石对顶砧压机缓慢卸压至常压，得到合成非晶态结构的BaF2，经测试卸压后 合成非晶态结构的BaF 2没有回到最初的立方萤石相，仍保持非晶态结构，说明利用高压手 段已经成功合成非晶态结构的BaF2。
【文档编号】C01F11/22GK104211100SQ201410013144
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】王婧姝, 杨景海, 李秀艳, 胡廷静, 李本淳 申请人:吉林师范大学