一种CaV2O4的制备方法与流程

本发明涉及一种cav2o4的制备方法，属于材料制备领域。

背景技术：

cav2o4的反铁磁自旋链结构属于磁失措体系中的一种，cav2o4结构中存在两种晶体学位置上v3+离子，这两种磁相相互作用。近年来，国内外众多学者对cav2o4的磁失措结构进行了深入研究，证明了铁磁相互作用的s=1自旋链的存在，以及无间隙手性相可以出现在一个相对较宽的区域。深入研究cav2o4的磁失措结构形成的原因将是对凝聚态物理基础理论研究产生重要的意义。

目前，存在两种制备cav2o4的方法。其中，传统的制备工序是将三氧化二钒与碳酸钙均匀混合后在氢气和氦气的混合气氛下烧结96h，可获得cav2o4多晶粉体；另外，在申请号为201010606280.2中公布了“两步固相烧结法制备cav2o4的方法”，其方法是将碳酸钙与五氧化二钒混合后在600℃下烧结5h得到cav2o6粉体，获得的cav2o6粉体经过600℃、氢气气氛下还原5h获得cav2o4，该方法制备流程长，存在不安全因素，得到的cav2o4纯度低。

技术实现要素：

本发明提供一种新的制备cav2o4的方法，工艺流程相对较短，且热处理过程中完全在真空下进行，不存在氢气处理过程，可避免氢气处理过程的不安全性。

本发明通过以下技术方案实现。

一种cav2o4的制备方法，包括以下步骤：

（1）将三氧化二钒和二水氯化钙混匀得到混合料，冷压成型；

（2）将步骤（1）的成型混合料置于真空炉内，真空烧结后在室温下自然冷却，得到烧结后的物料；

（3）将步骤（2）得到的烧结后的块状物料破碎，按照液固比ml:g为20:1~40:1加入质量百分比浓度小于5%的盐酸，在常温下搅拌浸洗10~60min，然后过滤、水洗、乙醇洗，真空干燥得到cav2o4粉体。

步骤（1）三氧化二钒和二水氯化钙按照质量比为1:2~1:4混合。

步骤（1）混匀是在球磨机中研磨、混合30min以上。

步骤（1）冷压成型是将混合料在6~20mpa压制成φ10×10~30×30mm块料。

步骤（2）真空烧结的炉内压力为10^-2~10pa，以5~15℃/min的升温速度升温至900~1200℃，反应1~24h。

步骤（3）烧结后的块状物料破碎后的粒径为100~300μm。

步骤（3）搅拌速率为100~300r/min。

本发明的优势：

1、本发明是制备cav2o4多晶粉体的新方法，主要发生的化学反应如下：

cacl2·2h2o→cao+2hcl(g)+h2o(g)

cao+v2o3→cav2o4

2、本发明热处理过程中完全在真空系统下进行，不存在使用氢气还原的处理过程，使处理过程中的安全性有保障。

附图说明

图1是本发明实施例1步骤（2）真空烧结后获得的产品的xrd及sem图；

图2是本发明实施例1最后得到的cav2o4粉体的xrd及sem图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种cav2o4的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照质量比为1:4称取三氧化二钒和二水氯化钙，混合后在球磨机中研磨、混合30min得到混合料，冷压成型，冷压成型是将混合料在20mpa压制成φ30×30mm块料；

（2）将成型混合物料置于真空炉内，然后冷态抽真空，炉内压力为10pa，以5℃/min升温至900℃，反应时间24h，反应结束后在室温下自然冷却，得到烧结后的块状物料；

（3）将得到的烧结后的块状物料破碎，破碎后的粒径为100~300μm，按照液固比为40:1ml/g加入浓度4%的盐酸，在常温下、搅拌速率为200r/min搅拌浸洗50min，然后过滤、水洗、醇洗，真空干燥得到cav2o4粉体。

如图1所示为本实施例步骤（2）真空还原后的物料，从xrd图中可以看出还原产物的主物相是cav2o4，存在微弱的v2o3的峰；从sem观察可以看出还原产物为似圆柱状和不规则颗粒组成。

如图2所示为本实施例最后得到的cav2o4粉体，从xrd图中可以看出最终产品为cav2o4的物相，同时从sem可清晰地观察到获得的cav2o4粉体是一种近似圆柱状结构。

实施例2

一种cav2o4的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照质量比为1:2称取三氧化二钒和二水氯化钙，混合后在球磨机中研磨、混合40min得到混合料，冷压成型，冷压成型是将混合料在15mpa压制成φ15×15mm块料；

（2）将成型混合物料置于真空炉内，然后冷态抽真空，炉内压力为9pa，以10℃/min升温至1000℃，反应时间15h，反应结束后在室温下自然冷却，烧结后的块状物料；

（3）将得到的烧结后的块状物料破碎，破碎后的粒径为100~300μm，按照液固比为20:1ml/g加入浓度3%的盐酸，在常温下、搅拌速率为100r/min搅拌浸洗60min，然后过滤、水洗、醇洗，真空干燥得到cav2o4粉体。

实施例3

一种cav2o4的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照质量比为1:3称取三氧化二钒和二水氯化钙，混合后在球磨机中研磨、混合50min得到混合料，冷压成型，冷压成型是将混合料在6mpa压制成φ10×10块料；

（2）将成型混合物料置于真空炉内，然后冷态抽真空，炉内压力为10^-2pa，以15℃/min升温至1200℃，反应时间1h，反应结束后在室温下自然冷却，烧结后的块状物料；

（3）将得到的烧结后的块状物料破碎，破碎后的粒径为100~300μm，按照液固比为30:1ml/g加入浓度4%的盐酸，在常温下、搅拌速率为300r/min搅拌浸洗10min，然后过滤、水洗、醇洗，真空干燥得到cav2o4粉体。