[发明专利]一种离子补偿混合物共沉淀制备钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的方法

权利要求书

1.一种钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的制备方法，其特征在于，采用离子补偿混合物共沉淀法制备复合氧化物高熵陶瓷粉，所述方法步骤如下：

(1)将分析纯浓盐酸溶于去离子水中，配制成0.1mol/L的盐酸溶液；将TiCl₄、SnCl₂(HfCl₄)分别加入盐酸溶液中，配制成TiCl₄、SnCl₂(HfCl₄)的盐酸溶液，向溶液中滴加盐酸，调整pH值；将其余金属氯化物依次溶解于去离子水，混合搅拌60分钟后向其中缓慢加入TiCl₄、SnCl₂(HfCl₄)的盐酸溶液，继续搅拌30分钟，得到混合盐溶液，向混合盐溶液中滴加盐酸，调整pH值；其中，为了弥补碱性条件下反应过程中含Sn沉淀的分解损失和Ti⁴⁺、Hf⁴⁺离子的水解损失，Zr、Sn、Ti、Nb、M的摩尔比控制为1:(1.05～1.15):(1.00～1.05):1:1；Zr、Sn、Ti、Hf、M的摩尔比控制为1:(1.05～1.15):(1.00～1.05):(1.05～1.15):1；

(2)以氨水水溶液为沉淀剂，或分别配制碳酸钠溶液和氨水水溶液并混合，作为沉淀剂溶液；将混合盐溶液与沉淀剂溶液连续注入反应器，在剧烈搅拌下发生反应形成沉淀物；

(3)迅速用大量去离子水稀释形成的沉淀物，将沉淀浆料离心过滤，以无水乙醇作为洗涤液对得到的滤饼进行反复清洗，除掉滤饼中大量的去离子水；洗涤液中加入碳酸氢氨-氨水溶液作为缓冲溶液，碳酸氢铵与氨水的摩尔比为1:100，调控洗涤液的pH值在7.5-8.5之间，以防止沉淀发生溶解；抽干后得到固体沉淀物；

(4)将固体沉淀物与正丁醇混合，进行减压共沸蒸馏，水浴温度由室温逐渐升温至100℃，保温3小时得到前驱体粉末；

(5)前驱体粉末在马弗炉中，1100℃焙烧2小时得到钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉；

所述高熵陶瓷粉为ABO₃型钙钛矿结构，占据A位的原子为Ba、Sr或Ba_0.5Sr_0.5；当A为Ba时，占据B位的五种金属原子分别为Zr、Sn、Ti、Nb和稀土原子M，其中，M＝Y、Ce或Er；当A为Sr时，占据B位的五种金属原子分别为Zr、Sn、Ti、Hf和稀土原子M，其中，M＝Mn或Y；当A为Ba_0.5Sr_0.5时，占据B位的五种金属原子分别为Zr、Sn、Ti、Nb、Y；五种金属离子占据钙钛矿结构的B位后，容差因子介于0.95-1.05之间；B位原子的百分比表达式为Zr_x1Sn_x2Ti_x3Nb(Hf)_x4M_x5，其中x1,x2,x3,x4,x5为0.15-0.25之间的数值，且x1+x2+x3+x4+x5＝1；A、B位原子摩尔比为(1.02～1.06):1。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合盐溶液的浓度为0.6-1.0mol/L，pH值为2-4。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述沉淀剂，当A位为Ba时，使用的沉淀剂是氨水水溶液，混合盐溶液与氨水水溶液的摩尔用量比为1:6；当A位为Sr，使用的沉淀剂是碳酸钠溶液和氨水水溶液的混合液，混合盐溶液与沉淀剂溶液的摩尔用量比为1:5；当A位为Ba_0.5Sr_0.5时，使用的沉淀剂是碳酸钠溶液和氨水水溶液的混合液，混合盐溶液与沉淀剂溶液的摩尔用量比为1:5.5。

4.根据权利要求3所述的钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的制备方法，其特征在于，当A位为Sr，使用的沉淀剂是碳酸钠溶液和氨水水溶液的混合液，两者的摩尔用量比为1:4；当A位为Ba_0.5Sr_0.5时，使用的沉淀剂是碳酸钠溶液和氨水水溶液的混合液，两者的用量比为1:10。

5.根据权利要求1所述的钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的混合盐溶液和沉淀剂溶液注入反应器的速度为20L/h-100L/h；所述的搅拌速度为800rpm-4000rpm。