[发明专利]一种“6H”－BaIrO3晶体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种“6H”-BaIrO₃晶体及其制备方法，特别是涉及一种利用高温高压方法合成的单相“6H”-BaIrO₃晶体以及制备该晶体的高温高压方法。

背景技术

近年来，由于铱氧化物具有很多新奇的性质，人们对其展开了广泛的研究工作。AIrO₃(A＝Ca、Sr、Ba)是铱氧化物中的一个重要体系，CaIrO₃属于后钙钛矿结构，空间群为Cmcm。SrIrO₃在常压下为畸变的6H结构，空间群为C2/c，表示为“6H”；高压下为钙钛矿结构，空间群为Pbnm。由于Ba²⁺离子与Ir⁴⁺离子半径相差较大，BaIrO₃不易形成钙钛矿结构，在常压下形成畸变的9R结构，表示为“9R”。它的常压相是一种具有电荷密度波(CDW)的材料。在BaIrO₃中，用Sr替代Ba可以使其逐渐转变为“6H”结构。由于Sr的替代起到压力的作用，因此，在高温高压下BaIrO₃可能会转变为与SrIrO₃常压相类似的结构。

但是，目前未能克服的难题是不能合成单相的“6H”-BaIrO₃晶体，从而不能对其结构和物性进行表征。由于压力非常适合用于稳定高度致密的钙钛矿物质，在材料的研究中发挥着极其重要的作用，是研制铱氧化物的重要手段，所以，基于此，为克服这一难题，我们采用了高温高压合成方法，通过对“9R”-BaIrO₃相进行高温高压处理，从而获得了单相的“6H”-BaIrO₃晶体，并使得研究其晶体结构和物理性质成为可能。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种单相的“6H”-BaIrO₃晶体，该晶体是在高温高压下通过处理单相的“9R”-BaIrO₃合成的。

本发明的另一目的是提供一种单相“6H”-BaIrO₃晶体的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明提供了一种单相的“6H”-BaIrO₃晶体，其空间群为C2/c，晶胞参数为：a＝5.746，b＝9.929，c＝14.343，β＝91.340°。

本发明提供了一种单相“6H”-BaIrO₃晶体的制备方法，该方法先采用固态化学方法制备出单相的“9R”-BaIrO₃；然后利用高温高压条件处理单相的“9R”-BaIrO₃，然后经淬火合成单相“6H”-BaIrO₃晶体，上述高温高压条件为：温度900℃-1000℃，优选1000℃；压力4.5-5GPa，优选5GPa；保温时间30分钟以上，优选60分钟以上。

上述的单相“6H”-BaIrO₃晶体的制备方法中，所述固态化学方法制备出单相“9R”-BaIrO₃的具体步骤包括：

常压下利用固态反应法，将化学纯的BaCO₃(纯度不低于99.9％)和Ir粉末以1∶1的摩尔比混合、研磨，在900℃-1000℃的条件下进行第一次烧结，保温12小时以上，然后在1000℃-1100℃的条件下进行第二次烧结，保温24小时以上，或者再于第二次烧结的温度范围内重复烧结多次，优选2次，最终得到单相的“9R”-BaIrO₃。

其中，第二次烧结温度优选1000℃。

上述的单相“6H”-BaIrO₃晶体的制备方法中，高温高压方法处理单相“9R”-BaIrO₃的具体步骤包括：

将常压下得到的单相“9R”-BaIrO₃压成小圆片，优选直径为5mm、厚度为1.5mm，并用金箔或铂箔包裹，放入置于高压组装件内的石墨炉中，进行高压合成，石墨炉内用的介质是六方氮化硼(h-BN)。样品合成是在滑块式六面顶高压机上进行，先在室温下缓慢升压至5GPa，再启动加热程序加热至900℃-1000℃，然后保温30分钟以上，淬火至室温，然后卸压(1GPa＝1万大气压)，获得单相“6H”-BaIrO₃晶体。

其中，在高压实验前，优选进行温度和压力的标定，并用控制加热功率的方法控制加热温度。