[发明专利]一种Bi2Sr2CaCu2O3超导纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Bi₂Sr₂CaCu₂O₃超导纳米材料的制备方法，属于超导粉体技术领域。

背景技术

1986年瑞士物理学家A. Müller和联邦德国物理学家G. Bednorz在La，Ba和Cu层状钙钦矿型氧化物中发现了零电阻转变温度T_C为35K的铜氧化物La_2-xBa_xCuO，从而开创了高温临界温度超导研究的新纪元。此后，高温超导材料的研究工作进展很快，接着在高于77K的液氮温区，发现了忆钡铜氧系的超导现象，被称为第二代高温超导材料。 由于稀土元素的短缺，材料科学家又试图寻找不含稀土的氧化物系高温超导材料。在不到一年的时间里，发现了铋锶钙铜氧系高温超导材料，被称为第三代高温超导材料。因此种材料不含稀土元素，有较高的超导转变温度和零电阻温度以及稳定的超导性，给高温超导材料的研究工作带来了新的高潮。随着研究的大量进行和深入开展，在这一高温超导研究领域，新现象、新效应、新理论、新技术、新材料层出不穷，极大的推动力基础研究和应用技术研究的迅猛发展。

自从电子或空穴型掺杂的铜氧面在铜氧化物高温超导中被发现，铜氧化物高温超导得到了进一步的发展。然而，在众多的超导体系制备及性质的研究中，电子型超导相对于空穴型超导的研究是很少的，直到最近几年在这方面的研究才渐渐多起来，尤其是对Bi-Sr-Ca-Cu体系的研究，在这一方面的很多研究集中于其物理性质的研究，这可能是出于：为了阐明超导体超导激机理的原因。电子型超导体与空穴型超导有以下不同的物理性质，空穴型超导表性出的反铁磁相的范围很宽，且是在低掺杂下获得的，同时超导作用能很方便的从反铁磁性能中被区分出来；相反的对于电子型超导，反铁磁相的范围很窄，而且反铁磁相和超导相往往在高于T_C点的时候出现共存状态。空穴型超导和电子型超导在物理性质上的区别还与制备方法有很大关系。如文献改良BSCCO超导材料的制备及性能研究所述：目前对于超导体系（特别是Bi-Sr-Ca-Cu超导体系）的制备方法主要采用固相烧结法，即将氧化物经过一定时间的充分研磨混合后在一定温度下烧结合成相。

对于Bi-Sr-Ca-Cu超导体系，目前主要采用的制备步骤是：把粉末按一定的名义成分比配料，经各种化学工艺合成后成为预制粉，把预制粉装入银或银合金管中并密封好形成一个短坯，首先将短坯制成单芯线，该工艺过程所使用设备和我们在普通的金属线制造业中使用的拔丝机类似；然后把多跟单芯线束集在一起，再装入中经一系列的拉拔，最终形成多芯线；最后把多芯线材进行轧制变形为带材，把制备好的多芯带材放入热处理炉进行一次或多次热处理，加热温度为800~900℃，通过热处理可使银管内的预制粉体转变为高温超导体。使用本发明工艺制备超导复合材料弥补了原有工艺成相温度高，烧结时间长的缺点，并有超导复合材料致密，化学成分均匀，烧结性能良好等优点。是一种实用的铋锶钙铜氧系超导复合材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种Bi₂Sr₂CaCu₂O₃超导纳米材料的制备方法，该法采用溶胶-凝胶过程实现了在低温700～800℃下制备出Bi₂Sr₂CaCu₂O₃超导纳米材料纯相。

本发明通过下列技术方案实现，具体包括以下步骤：

（1）将葡萄糖酸溶于去离子水中得到溶液A；

（2）将Bi(NO₃)₃·5H₂O、Sr(NO₃)₂、Ca(NO₃)₂·4H₂O、Cu(NO₃)₂·3H₂O溶于溶液A中的到溶液B，在溶液B中Bi⁺³、Sr⁺²、Ca⁺² 、Cu⁺²、葡萄糖酸的摩尔比为2:2:1:2:8.4~2:2:1:2:10.5；

（3）溶液B经75～80℃加热回流得到溶胶，再加热蒸发浓缩得凝胶，并将凝胶干燥得干凝胶；

（4）将步骤（3）所得干凝胶以700~800℃条件下预烧6~8小时得到预烧粉；