[发明专利]一种稀土六硼化物纳米超细粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土六硼化物纳米超细材料的制备技术领域，尤其涉及固相反应在较低温度、较低压力下合成六硼化物超细纳米粉体材料的方法。

背景技术

稀土金属六硼化合物(RB₆)具有CsCl结构，不同的是B₆八面体团簇占据了CsCl结构中Cl的位置。结构中B原子间强烈的共价键，使之形成紧密的空间网络，故而RB₆化合物一般具有低挥发性，低逸出功，高熔点、高强度和高稳定性等特点，这使之成为重要的场发射材料，广泛的用在电镜灯丝等尖端仪器上。由于B₆八面体空间网络结构需要两个电子使之稳定，Cs位置上价电子不同的金属元素使之在诸多方面有明显的差异，如三价的六硼化合物有一个电子富裕，是导体(LaB₆，PrB₆，GdB₆)或超导体(YB₆)；二价六硼化合物(如：EuB₆)通常是窄带宽半导体；而SmB₆则会表现出价态起伏的性质。另外部分六硼化物纳米材料有表面等离子体共振吸收，其波长位于近红外光区域(如LaB₆，800～1800nm)，这使之成为重要的近红外阻隔材料。以LaB₆近红外辐射阻隔材料为例，其尺寸一般以50nm左右为佳，若LaB₆颗粒尺寸大于或接近可见光波长，将对可见光产生散射，影响到可见光的透过。

传统上六硼化物主要通过元素直接化合，碳热还原，硼热还原，铝热溶剂还原等手段合成，参见中国专利ZL 200610026088，六硼化钕的制备方法。但这些传统合成方法通常在1100～1800℃进行。在较低的温度下(～800℃)发展了熔盐电解合成，自蔓延反应(750℃)合成制备LaB₆的方法，参见中国专利ZL 88100855，熔盐电解合成稀土六硼化物。不过文献报道中，聚合物添加的LaB₆近红外阻隔纳米材料主要通过ZrO₂高能球磨得到。一方面球磨会引入ZrO₂杂质可能会降低其理化性能。另一方面高能球磨需要保护气等条件，操作比较复杂，基于制备方法及成本原因，使其应用受到了一定程度的限制。而CVD法通常使用毒性较大的BBr₃，BCl₃或B₂H₆气体，参见H.Zhang，等人Single-Crystalline LaB6 Nanowires.美国化学会志，J.Am.Chem.Soc.2005，127，13120-13121。