一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法与流程

本发明属于超导材料制备，具体涉及一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法。

背景技术：

1、碳化钼(mo2c)材料作为过渡金属碳化物的代表，在催化、储能、超导等方面的应用得到了广泛的探索。一般来说，采用氢氟酸对mo2ga2c陶瓷材料进行刻蚀，通过选择性刻蚀其中的ga原子层是合成mo2c最常用的方法。但是，氢氟酸是一种腐蚀性较强的酸，使用氢氟酸刻蚀容易造成环境污染。此外，氢氟酸刻蚀会使碳化钼表面带有大量的官能团，如-o，-oh和-f等。这些官能团的存在强烈影响着其自身费米能级、态密度，从而影响电子电导率。为深入研究表面-f基团对mo2c超导性能的影响，急需开发一种新型的氟掺杂碳化钼材料制备技术，制备出不同氟含量掺杂的碳化钼材料，探究不同氟掺杂对碳化钼超导性能的调控作用。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法。该方法先采用二硫化钼，碳酸钠和碳粉为原料制备碳化钼粉末，然后与氟化铵混匀进行高温煅烧，得到氟掺杂碳化钼超导材料，避免使用氢氟酸刻蚀而避免环境污染，且在初始获得的碳化钼中不会引入-f基团，有利于制备并判断不同含量的氟掺杂对碳化钼超导性能的影响，解决了现有采用氢氟酸刻蚀碳化钼带入官能团影响其超导性能的难题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3、步骤一、分别称量二硫化钼、碳酸钠和碳粉并置于玛瑙研钵中进行研磨混匀，得到混合粉末；

4、步骤二、将步骤一中得到的混合粉末放入刚玉方舟内，然后转移到氩气流通的管式炉中进行高温烧结；

5、步骤三、将步骤二中经高温烧结后的混合粉末采用去离子水冲洗，然后放在烘箱中烘干，得到碳化钼粉末；

6、步骤四、将步骤三中得到的碳化钼粉末与氟化铵粉末放置于容器中，加入水溶解并不断搅拌，然后蒸发除掉水，得到碳化钼和氟化铵的混合物；

7、步骤五、将步骤四中得到的混合物放入流通氩气的管式炉中进行高温煅烧，得到氟掺杂碳化钼超导材料。

8、通常，本发明步骤二中的高温烧结温度为850℃，时间为4h。

9、上述的一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述二硫化钼、碳酸钠和碳粉的摩尔比为1.6～2.0:4.2～4.8:9～11。本发明通过控制各原料的摩尔比，以保证制备得到纯碳化钼粉末，不含有其他杂相。

10、上述的一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法，其特征在于，步骤四中所述碳化钼粉末与氟化铵粉末的摩尔比为1:5～40。本发明通过控制碳化钼粉末与氟化铵粉末的摩尔比，进而制备出不同氟含量掺杂的碳化钼超导材料。

11、上述的一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法，其特征在于，步骤五中所述高温煅烧的温度为400℃～600℃，保温时间为3h～6h，然后自然冷却至室温。本发明通过控制高温煅烧的温度和时间，调节氟掺杂碳化钼超导材料的结晶性。

12、本发明与现有技术相比具有以下优点：

13、1、本发明采用二硫化钼，碳酸钠和碳粉为原料，将其研磨均匀进行高温烧结，使得二硫化钼，碳酸钠和碳粉反应生成碳化钼、硫化钠和一氧化碳，经去离子水冲洗溶解硫化钠并去除，即可得到碳化钼粉末，再与氟化铵混匀进行高温煅烧，得到氟掺杂碳化钼超导材料，该制备过程一方面避免使用氢氟酸刻蚀mo2ga2c获得氟掺杂的碳化钼，避免了环境污染，另一方面先制备碳化钼再氟化，即在初始获得的碳化钼中不会引入-f基团，有利于制备并判断不同含量的氟掺杂对碳化钼超导性能的影响，从而探究不同氟掺杂对碳化钼超导性能的调控作用。

14、2、本发明通过控制碳化钼粉末与氟化铵粉末的比例，经高温烧结即可获得不同氟含量掺杂的碳化钼超导材料，易于判断-f基团对碳化钼超导性能的影响。

15、3、本发明采用氟化铵作为氟化剂，氟化铵在高温煅烧时受热分解释放出氨气，能够起到插层作用，提高氟掺杂碳化钼超导材料的层间距，进而有利于提高氟掺杂碳化钼超导材料的超导性能。

16、4、本发明的技术方案简单，操作容易、环境友好且重复性强。

17、下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述二硫化钼、碳酸钠和碳粉的摩尔比为1.6～2.0:4.2～4.8:9～11。

3.根据权利要求1所述的一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法，其特征在于，步骤四中所述碳化钼粉末与氟化铵粉末的摩尔比为1:5～40。

4.根据权利要求1所述的一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法，其特征在于，步骤五中所述高温煅烧的温度为400℃～600℃，保温时间为3h～6h，然后自然冷却至室温。

技术总结
本发明公开了一种氟掺杂碳化钼超导材料的制备方法，该方法包括：一、称量二硫化钼、碳酸钠和碳粉研磨混匀得到混合粉末；二、将混合粉末高温烧结；三、将高温烧结后的混合粉末用去离子水冲洗后烘干得到碳化钼粉末；四、将碳化钼粉末与氟化铵粉末加水溶解并不断搅拌后蒸发除掉水；五、高温煅烧得到氟掺杂碳化钼超导材料。本发明先制备碳化钼粉末再与氟化铵高温煅烧进行氟掺杂，避免使用氢氟酸刻蚀而避免环境污染，且在初始获得的碳化钼中不会引入‑F基团，有利于制备并判断不同含量的氟掺杂对碳化钼超导性能的影响，工艺简单，操作容易、环境友好且重复性强，适用于超导线材制备等领域。

技术研发人员：郅磊,徐晓燕
受保护的技术使用者：西北有色金属研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1