專(zhuān)利名稱(chēng)：一種Bi₂O₃多晶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多晶的制備方法，特別涉及一種Bi2O3多晶的制備方法。
背景技術(shù)：
Bi2O3是一種先進(jìn)的功能材料，是最重要的鉍化合物之一。由于其具有特殊的物 理性質(zhì)和晶體形態(tài)，因而被廣泛應(yīng)用于電子陶瓷材料、電解質(zhì)材料、光電材料、傳感器、微電 子元件、高溫超導(dǎo)材料、催化劑、鐵電材料等各領(lǐng)域中#同時(shí)還用于化學(xué)試劑、鉍鹽、防火材 料、高折光率玻璃、核工程玻璃制造和核反應(yīng)堆燃料等方面(吳紹華，劉進(jìn)，蘭堯中.Bi2O3制 備方法的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].濕法冶金，2005，M(3) :121-127.)。例如，Bi2O3可作為 檢測(cè)NO氣體的半導(dǎo)體傳感材料，其選擇性比常用的SnO2高得多；Bi2O3用作固體電解質(zhì)材 料添加劑時(shí)，傳導(dǎo)性比^O2和( 好得多；在氧化鋅壓敏電阻器的生產(chǎn)中，加入一定量的 Bi2O3，能有效改善其壓敏電阻性能。氧化鉍薄膜還用于光學(xué)涂層，光電子器件，透明陶瓷玻 璃的生產(chǎn)等。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和研究的深入，Bi2O3的應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷擴(kuò)大。因此， 尋求生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、產(chǎn)品純度高、均勻性好的Bi2O3的制備方法，已日益受到了重視。鉍是一 種“綠色金屬”，在很多方面具有廣泛的用途。我國(guó)擁有豐富的鉍資源，年產(chǎn)鉍量世界第一， 但由于產(chǎn)品科技含量較低，大部分以金屬鉍錠形式出口，在國(guó)際市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，因而開(kāi) 發(fā)利用具有高附加值的鉍化工產(chǎn)品具有重要意義。目前，Bi2O3的制備方法主要有化學(xué)沉淀法、溶膠-凝膠法、微乳法、水熱合成法、霧 化-燃燒法、固相室溫法、等離子體法等。化學(xué)沉淀法是將金屬鉍溶解制得鉍鹽溶液，然后 加入沉淀劑和一定量的分散劑或絡(luò)合劑，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、焙燒等來(lái)制取Bi2O3粉體。此法工藝 簡(jiǎn)單，易控制，易操作，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)，而且環(huán)境污染小，是目前常用的制備超細(xì) Bi2O3粉體的方法之一。但該方法制備的Bi2O3晶體形態(tài)復(fù)雜，常有α、β、δ、Y等相同時(shí) 存在。且所制備的Bi2O3粉體粒度分布較寬。溶膠-凝膠法是通過(guò)金屬的有機(jī)或無(wú)機(jī)化合 物的鹽溶液水解得到溶膠，在溶膠中加入螯合劑、催化劑或分散劑等形成流動(dòng)性水凝膠，并 在一定條件下將其轉(zhuǎn)化為均一化凝膠，除去有機(jī)物、水等雜質(zhì)后，進(jìn)行熱處理，即可制得納 米材料。用該法生產(chǎn)Bi2O3具有反應(yīng)溫度低，能形成亞穩(wěn)態(tài)化合物，純度高、均勻性好、粒度 小，晶體形狀易于控制等優(yōu)點(diǎn)。但在反應(yīng)條件的控制、轉(zhuǎn)化劑的選擇和實(shí)際操作方面，仍有 很多局限性，且所得產(chǎn)物必須經(jīng)過(guò)后續(xù)熱處理才能得到晶態(tài)的納米顆粒，否則納米顆粒容 易發(fā)生團(tuán)聚。該法主要應(yīng)用于薄膜和復(fù)合氧化物的生產(chǎn)。微乳液法是利用兩種互不相溶的 溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在微泡中經(jīng)成核、聚結(jié)、團(tuán)聚，再經(jīng)過(guò)熱處理制取納 米微粒的一種方法，其特點(diǎn)是微粒的分散性和界面好，特別適用于半導(dǎo)體納米材料的制備， 但在反應(yīng)條件的控制、轉(zhuǎn)化劑的選擇和實(shí)際操作方面，仍有很多局限性。室溫固相法是一種 通過(guò)固相到固相的變化來(lái)制備納米粉體的一種方法。在室溫下，通過(guò)機(jī)械力的作用#使反 應(yīng)的粒子間劇烈碰撞、變形、碎裂、融合，首先在反應(yīng)離子的界面上發(fā)生塑性變形，隨粒子間 剪切力的增加，反應(yīng)粒子連續(xù)碎裂，成為次粒子，次粒子不斷碎裂變小，表面能不斷升高，克 服勢(shì)能壘后，集聚成核得到產(chǎn)物微粒。在反應(yīng)中，控制晶核的進(jìn)一步集聚，可得到超細(xì)納米級(jí)產(chǎn)物微粒。李清文等(李清文，李娟，夏熙，等.納米微粒的固相合成及其電化學(xué)性能的 研究[J].化學(xué)學(xué)報(bào)，1999，57 (5) =491-495)用室溫固相法成功制備了納米Bi203。他們采用 兩種方法一種是將Bi (NO3)3- 5H20和NaOH以1 3的物質(zhì)的量之比混合，研磨0. 5以上，將 所得樣品置于60°C水浴中恒溫加熱數(shù)小時(shí)，然后對(duì)產(chǎn)物洗滌、抽濾、于80°C真空條件下干 燥數(shù)小時(shí)即得到粒度為IOnm的α -Bi2O3 ；另一種方法是將Bi (NO3) 3. 5Η20和8-羥基喹啉以 1 3的物質(zhì)的量之比混合，研磨0. 以后，將樣品置于60°C水浴中恒溫加熱數(shù)小時(shí)后，再 將所得固體于600°C高溫下煅燒得到粒度為50nm的α-Bi2O3。固相反應(yīng)法工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備要 求程度低，且在室溫下就可以實(shí)現(xiàn)，因而在納米Bi2O3的制備研究方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但 從其原理和工藝可以看出，固相反應(yīng)法相當(dāng)于機(jī)械合金化過(guò)程，在研磨過(guò)程中容易帶入雜 質(zhì)，這對(duì)制備高純度的功能材料有一定的局限性。水熱合成法是在高溫高壓下在水溶液或 蒸汽等流體中，經(jīng)分離和熱處理制備納米材料的一種新方法。與上述幾種方法相比，水熱法 制備的Bi2O3具有純度高、分散性好、結(jié)晶性好、團(tuán)聚程度低、晶粒形態(tài)易于控制、污染少等 優(yōu)點(diǎn)。楊保群等(楊群保，李永祥，殷慶瑞.Bi2O3晶須的水熱合成研究[J].無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)， 2002，17(5) =979-984.)首次用水熱法制備了 Bi2O3晶須，他們采用分析純的Bi (NO3)3- 5H20 和Bi (OH)3為原料，以分析純的KOH作礦化劑，按一定比例混合后，裝入帶聚四氟乙烯內(nèi)襯 的反應(yīng)釜中，加入去離子水使反應(yīng)容器的填充度為80%。在120 220°C溫度下恒溫0. 5 10h，使進(jìn)行水熱反應(yīng)，再用去離子水沖洗和無(wú)水乙醇分散，80°C下烘干，制得具有單斜結(jié)構(gòu) 的a-Bi203晶須。但是，水熱合成方法制備Bi2O3的產(chǎn)量小，效率低。噴霧-燃燒法是將金 屬熔化并過(guò)熱到熔點(diǎn)以上形成氣霧，然后在高壓下以熱的純氧為氧化劑，在反應(yīng)爐中，使細(xì) 小的金屬氣霧燃燒，發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，在高壓氣流的作用下，生成高純納米金屬氧化物 粉體的一種方法。中南工業(yè)大學(xué)的陳世柱(陳世柱，尹志民.制備金屬氧化物納米粉的液霧 燃燒工藝研究[J].材料科學(xué)與工程，1998，16 (3) :60-63)等研制了一套熔體霧化-燃燒裝 置。先將精鉍熔化，繼續(xù)加熱使熔體過(guò)熱到800 950°C，再將過(guò)熱的液態(tài)金屬鉍通過(guò)截面 積為1 30mm2的導(dǎo)流管導(dǎo)入，在霧化裝置中霧化為超細(xì)熔珠。熔珠在富氧條件下燃燒，形 成Bi2O3液體，再用凈化水強(qiáng)制冷卻，制得超細(xì)α-Bi2O3粉體。噴霧-燃燒法對(duì)設(shè)備的要求 較高，而且需在很高的過(guò)熱溫度下進(jìn)行，能耗高，且產(chǎn)量受到一次性投料量的限制，其規(guī)模 化生產(chǎn)和應(yīng)用尚需時(shí)日。真空容器中充入定壓氣體，利用高溫?zé)嵩椿蛑绷麟娀‘a(chǎn)生等離子 體，將微米級(jí)Bi2O3粉加熱、熔化、蒸發(fā)，與等離子體發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，使Bi2O3蒸發(fā)。Bi2O3 蒸汽經(jīng)循環(huán)泵輸送到集粉器中冷凝、沉積，再經(jīng)穩(wěn)定化處理后，即可獲得納米級(jí)Bi2O3粉體。 用該方法生產(chǎn)金屬氧化物超細(xì)粉體時(shí)，控制工藝參數(shù)如載氣比例、電弧參數(shù)、蒸氣壓、熔球 表面的氧化程度等可控制粒徑的大小和生產(chǎn)率。用該法生產(chǎn)納米級(jí)Bi2O3粉體，具有生產(chǎn)效 率和純度高，方法比較簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是設(shè)備投資大，成本高。CN101811732A公開(kāi)了一 種超細(xì)高純氧化鉍的生產(chǎn)方法。其方法是以純度為4Ν的固體鉍為原料合成超細(xì)高純氧化 鉍，其特征在于它是先將純度為4Ν的固體鉍置于硝酸和鹽酸制成的混合溶液中浸泡后， 取出與硝酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，得到硝酸鉍溶液，并保持硝酸過(guò)量狀態(tài)，將硝酸鉍溶液與氨水溶 液混合進(jìn)行合成反應(yīng)，過(guò)濾得到白色的氫氧化鉍沉淀，按常規(guī)方法進(jìn)行洗滌、干燥、煅燒、制 粉，得到物相為α -Bi2O3、粒度為10 lOOnm、純度為5N的超細(xì)高純氧化鉍。該方法制備 α -Bi2O3原料純度要求高，且制備產(chǎn)量小，效率低，不能滿足工業(yè)化大生產(chǎn)的需要。且制備 工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種制備高質(zhì)量，可批量生 產(chǎn)的Bi2O3多晶的制備方法。按照本發(fā)明制備方法制得的Bi2O3多晶結(jié)晶度高，純度高，雜 相極少，原料價(jià)格低廉，來(lái)源豐富，制備工藝簡(jiǎn)單，所制備的Bi2O3多晶可作為磁控濺射制備 Bi2O3多晶的高純度靶材及制備高質(zhì)量Bi2O3多晶大晶體的原料。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是第一步氧化鉍玻璃熔體的制備首先，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將80 85%的Bi2O3和15 20%的SW2混合均勻形成配合 料；其次，將配合料加入1100°C帶蓋的剛玉坩堝中，并以20°C/分鐘的升溫速率升溫至熔制 溫度進(jìn)行熔制形成氧化鉍高溫玻璃熔體，熔制溫度為1150 1250°C，并在熔制溫度下保溫 2 4小時(shí)，熔制過(guò)程中每隔1小時(shí)采用剛玉攪拌棒對(duì)氧化鉍高溫玻璃熔體攪拌1分鐘 ’然 后，將熔制均勻的氧化鉍高溫玻璃熔體冷卻至900°C，取出坩堝將熔體倒入耐熱鋼模具中， 待熔體固化后迅速放入400°C的退火爐中，保溫2小時(shí)后自然冷卻至室溫既得氧化鉍玻璃 熔體；第二步=Bi2O3多晶的制備首先，將第一步制備的氧化鉍玻璃熔體放入馬弗爐中，以5°C /分鐘的升溫速率自 室溫升溫至550 600°C，并保溫3 8小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫后，將試樣破碎成粒度小 于50目的顆粒；然后，將破碎的顆粒試樣放入濃度為15 20%的氫氟酸溶液中，浸泡1 3小時(shí)以除去試樣中非晶相SiO2，過(guò)濾后既得Bi2O3多晶。本發(fā)明的SiO2通過(guò)工業(yè)用石英砂引入，雜質(zhì)鐵含量小于IOppm ；Bi2O3通過(guò)工業(yè)用 碳酸鉍、硝酸鉍、硫酸鉍或氫氧化鉍引入。本發(fā)明通過(guò)高溫加入原料，高溫迅速熔化，高溫?cái)嚢璧裙に嚰涌旎旌戏哿峡焖傩?成一致熔融的玻璃液，避免了原料鉍的揮發(fā)。本發(fā)明在制備Bi2O3多晶時(shí)未加入成核劑，所 制備的Bi2O3多晶晶粒尺寸小，大小均勻，結(jié)晶度高，晶體純度高，雜相極少，且原料要求低， 價(jià)格低廉，來(lái)源豐富，合成溫度較低，制備工藝簡(jiǎn)單，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。所制備的Bi2O3多 晶可作為磁控濺射制備Bi2O3薄膜的高純度靶材及制備高質(zhì)量Bi2O3大晶體的原料。因而具 有可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，應(yīng)用前景十分廣闊。


圖1是按照本發(fā)明的制備方法制得的Bi2O3多晶在X射線衍射儀檢測(cè)的衍射照片， 其中橫坐標(biāo)為衍射角2 θ/(。)，縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1，第一步氧化鉍玻璃熔體的制備首先，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將83%的Bi2O3和17%的SiO2混合均勻形成配合料；其次，將配 合料加入1100°C帶蓋的剛玉坩堝中，并以20°C /分鐘的升溫速率升溫至熔制溫度進(jìn)行熔 制形成氧化鉍高溫玻璃熔體，熔制溫度為1200°C，并在熔制溫度下保溫2小時(shí)，熔制過(guò)程中
5每隔1小時(shí)采用剛玉攪拌棒對(duì)氧化鉍高溫玻璃熔體攪拌1分鐘；然后，將熔制均勻的氧化 鉍高溫玻璃熔體冷卻至900°C，取出坩堝將熔體倒入耐熱鋼模具中，待熔體固化后迅速放入 400°C的退火爐中，保溫2小時(shí)后自然冷卻至室溫既得氧化鉍玻璃熔體；加入的SiA通過(guò)工業(yè)用石英砂引入，雜質(zhì)鐵含量小于IOppm ；Bi2O3通過(guò)工業(yè)用碳 酸鉍引入；第二步=Bi2O3多晶的制備首先，將第一步制備的氧化鉍玻璃熔體放入馬弗爐中，以5°C /分鐘的升溫速率自 室溫升溫至580°C，并保溫3小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫后，將試樣破碎成粒度小于50目的顆 粒；然后，將破碎的顆粒試樣放入濃度為15%的氫氟酸溶液中，浸泡2小時(shí)以除去試樣中非 晶相SiO2,過(guò)濾后既得Bi2O3多晶。參見(jiàn)附圖1，可以看出所制備的晶體為純度較高的Bi2O3多晶。實(shí)施例2，第一步氧化鉍玻璃熔體的制備首先，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將80%的Bi2O3和20%的SW2混合均勻形成配合料；其次，將配 合料加入1100°C帶蓋的剛玉坩堝中，并以20°C /分鐘的升溫速率升溫至熔制溫度進(jìn)行熔 制形成氧化鉍高溫玻璃熔體，熔制溫度為1250°C，并在熔制溫度下保溫4小時(shí)，熔制過(guò)程中 每隔1小時(shí)采用剛玉攪拌棒對(duì)氧化鉍高溫玻璃熔體攪拌1分鐘；然后，將熔制均勻的氧化 鉍高溫玻璃熔體冷卻至900°C，取出坩堝將熔體倒入耐熱鋼模具中，待熔體固化后迅速放入 400°C的退火爐中，保溫2小時(shí)后自然冷卻至室溫既得氧化鉍玻璃熔體；加入的SW2通過(guò)工業(yè)用石英砂引入，雜質(zhì)鐵含量小于IOppm ；Bi2O3通過(guò)工業(yè)用硝 酸鉍引入；第二步=Bi2O3多晶的制備首先，將第一步制備的氧化鉍玻璃熔體放入馬弗爐中，以5°C /分鐘的升溫速率自 室溫升溫至600°C，并保溫8小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫后，將試樣破碎成粒度小于50目的顆 粒；然后，將破碎的顆粒試樣放入濃度為20%的氫氟酸溶液中，浸泡3小時(shí)以除去試樣中非 晶相SiO2,過(guò)濾后既得Bi2O3多晶。實(shí)施例3，第一步氧化鉍玻璃熔體的制備首先，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將81%的Bi2O3和19%的SiO2混合均勻形成配合料；其次，將配 合料加入1100°C帶蓋的剛玉坩堝中，并以20°C /分鐘的升溫速率升溫至熔制溫度進(jìn)行熔 制形成氧化鉍高溫玻璃熔體，熔制溫度為1230°C，并在熔制溫度下保溫3小時(shí)，熔制過(guò)程中 每隔1小時(shí)采用剛玉攪拌棒對(duì)氧化鉍高溫玻璃熔體攪拌1分鐘；然后，將熔制均勻的氧化 鉍高溫玻璃熔體冷卻至900°C，取出坩堝將熔體倒入耐熱鋼模具中，待熔體固化后迅速放入 400°C的退火爐中，保溫2小時(shí)后自然冷卻至室溫既得氧化鉍玻璃熔體；加入的SW2通過(guò)工業(yè)用石英砂引入，雜質(zhì)鐵含量小于IOppm ；Bi2O3通過(guò)工業(yè)用硫 酸鉍引入；第二步=Bi2O3多晶的制備首先，將第一步制備的氧化鉍玻璃熔體放入馬弗爐中，以5°C /分鐘的升溫速率自 室溫升溫至570°C，并保溫6小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫后，將試樣破碎成粒度小于50目的顆粒；然后，將破碎的顆粒試樣放入濃度為16%的氫氟酸溶液中，浸泡3小時(shí)以除去試樣中非 晶相SiO2,過(guò)濾后既得Bi2O3多晶。實(shí)施例4，第一步氧化鉍玻璃熔體的制備首先，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將82%的Bi2O3和18%的SiO2混合均勻形成配合料；其次，將配 合料加入1100°C帶蓋的剛玉坩堝中，并以20°C /分鐘的升溫速率升溫至熔制溫度進(jìn)行熔制 形成氧化鉍高溫玻璃熔體，熔制溫度為1200°C，并在熔制溫度下保溫2. 5小時(shí)，熔制過(guò)程中 每隔1小時(shí)采用剛玉攪拌棒對(duì)氧化鉍高溫玻璃熔體攪拌1分鐘；然后，將熔制均勻的氧化 鉍高溫玻璃熔體冷卻至900°C，取出坩堝將熔體倒入耐熱鋼模具中，待熔體固化后迅速放入 400°C的退火爐中，保溫2小時(shí)后自然冷卻至室溫既得氧化鉍玻璃熔體；加入的SW2通過(guò)工業(yè)用石英砂引入，雜質(zhì)鐵含量小于IOppm ；Bi2O3通過(guò)工業(yè)用氫 氧化鉍引入；第二步=Bi2O3多晶的制備首先，將第一步制備的氧化鉍玻璃熔體放入馬弗爐中，以5°C /分鐘的升溫速率自 室溫升溫至580°C，并保溫4小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫后，將試樣破碎成粒度小于50目的顆 粒；然后，將破碎的顆粒試樣放入濃度為15%的氫氟酸溶液中，浸泡3小時(shí)以除去試樣中非 晶相SiO2,過(guò)濾后既得Bi2O3多晶。實(shí)施例5，第一步氧化鉍玻璃熔體的制備首先，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將84%的Bi2O3和16%的SiO2混合均勻形成配合料；其次，將配 合料加入1100°C帶蓋的剛玉坩堝中，并以20°C /分鐘的升溫速率升溫至熔制溫度進(jìn)行熔 制形成氧化鉍高溫玻璃熔體，熔制溫度為1150°C，并在熔制溫度下保溫3小時(shí)，熔制過(guò)程中 每隔1小時(shí)采用剛玉攪拌棒對(duì)氧化鉍高溫玻璃熔體攪拌1分鐘；然后，將熔制均勻的氧化 鉍高溫玻璃熔體冷卻至900°C，取出坩堝將熔體倒入耐熱鋼模具中，待熔體固化后迅速放入 400°C的退火爐中，保溫2小時(shí)后自然冷卻至室溫既得氧化鉍玻璃熔體；加入的SiA通過(guò)工業(yè)用石英砂引入，雜質(zhì)鐵含量小于IOppm ；Bi2O3通過(guò)工業(yè)用碳 酸鉍引入；第二步=Bi2O3多晶的制備首先，將第一步制備的氧化鉍玻璃熔體放入馬弗爐中，以5°C /分鐘的升溫速率自 室溫升溫至560°C，并保溫5小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫后，將試樣破碎成粒度小于50目的顆 粒；然后，將破碎的顆粒試樣放入濃度為16%的氫氟酸溶液中，浸泡2. 5小時(shí)以除去試樣中 非晶相SiO2,過(guò)濾后既得Bi2O3多晶。實(shí)施例6，第一步氧化鉍玻璃熔體的制備首先，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將85%的Bi2O3和15%的SiO2混合均勻形成配合料；其次，將配 合料加入1100°C帶蓋的剛玉坩堝中，并以20°C /分鐘的升溫速率升溫至熔制溫度進(jìn)行熔 制形成氧化鉍高溫玻璃熔體，熔制溫度為1150°C，并在熔制溫度下保溫2小時(shí)，熔制過(guò)程中 每隔1小時(shí)采用剛玉攪拌棒對(duì)氧化鉍高溫玻璃熔體攪拌1分鐘；然后，將熔制均勻的氧化 鉍高溫玻璃熔體冷卻至900°C，取出坩堝將熔體倒入耐熱鋼模具中，待熔體固化后迅速放入400°C的退火爐中，保溫2小時(shí)后自然冷卻至室溫既得氧化鉍玻璃熔體；加入的SW2通過(guò)工業(yè)用石英砂引入，雜質(zhì)鐵含量小于IOppm ；Bi2O3通過(guò)工業(yè)用氫 氧化鉍引入；第二步=Bi2O3多晶的制備首先，將第一步制備的氧化鉍玻璃熔體放入馬弗爐中，以5°C /分鐘的升溫速率自 室溫升溫至550°C，并保溫8小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫后，將試樣破碎成粒度小于50目的顆 粒；然后，將破碎的顆粒試樣放入濃度為15%的氫氟酸溶液中，浸泡1小時(shí)以除去試樣中非 晶相SiO2,過(guò)濾后既得Bi2O3多晶。本發(fā)明通過(guò)高溫加入原料，高溫迅速熔化，高溫?cái)嚢璧裙に嚰涌旎旌戏哿峡焖傩?成一致熔融的玻璃液，避免了原料鉍的揮發(fā)。本發(fā)明在制備Bi2O3多晶時(shí)未加入成核劑，所 制備的Bi2O3多晶晶粒尺寸小，大小均勻，結(jié)晶度高，晶體純度高，雜相極少，且原料要求低， 價(jià)格低廉，來(lái)源豐富，合成溫度較低，制備工藝簡(jiǎn)單，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。所制備的Bi2O3多 晶可作為磁控濺射制備Bi2O3薄膜的高純度靶材及制備高質(zhì)量Bi2O3大晶體的原料。因而具 有可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，應(yīng)用前景十分廣闊。
權(quán)利要求
1.一種Bi2O3多晶的制備方法，其特征在于第一步氧化鉍玻璃熔體的制備首先，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將80 85%的Bi2O3和15 20%的SW2混合均勻形成配合料；其 次，將配合料加入1100°C帶蓋的剛玉坩堝中，并以20°C /分鐘的升溫速率升溫至熔制溫度 進(jìn)行熔制形成氧化鉍高溫玻璃熔體，熔制溫度為1150 1250°C，并在熔制溫度下保溫2 4小時(shí)，熔制過(guò)程中每隔1小時(shí)采用剛玉攪拌棒對(duì)氧化鉍高溫玻璃熔體攪拌1分鐘；然后， 將熔制均勻的氧化鉍高溫玻璃熔體冷卻至900°C，取出坩堝將熔體倒入耐熱鋼模具中，待熔 體固化后迅速放入400°C的退火爐中，保溫2小時(shí)后自然冷卻至室溫既得氧化鉍玻璃熔體；第二步=Bi2O3多晶的制備首先，將第一步制備的氧化鉍玻璃熔體放入馬弗爐中，以5°C /分鐘的升溫速率自室溫 升溫至550 600°C，并保溫3 8小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫后，將試樣破碎成粒度小于50 目的顆粒；然后，將破碎的顆粒試樣放入濃度為15 20%的氫氟酸溶液中，浸泡1 3小 時(shí)以除去試樣中非晶相SiO2，過(guò)濾后既得Bi2O3多晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Bi2O3多晶的制備方法，其特征在于所說(shuō)的SiO2通過(guò)工業(yè)用 石英砂引入，雜質(zhì)鐵含量小于IOppm ；Bi2O3通過(guò)工業(yè)用碳酸鉍、硝酸鉍、硫酸鉍或氫氧化鉍 引入。
全文摘要
一種Bi2O3多晶的制備方法，將Bi2O3，SiO2混合均勻形成配合料；高溫下將配合料加入剛玉坩堝中熔制，然后，將熔制均勻的氧化鉍高溫玻璃熔體倒入耐熱鋼模具中，退火爐后自然冷卻至室溫即得氧化鉍玻璃熔體；將制備的均勻氧化鉍玻璃熔體放入馬弗爐中，以5℃/分鐘的升溫速率升溫至550～600℃，保溫3～8小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫后，將試樣破碎成粒度小于50目的顆粒；然后，將破碎的顆粒試樣放入濃度為15～20％的氫氟酸溶液中，浸泡1～3小時(shí)以除去試樣中非晶相SiO2，過(guò)濾后既得Bi2O3多晶。本發(fā)明在制備Bi2O3多晶時(shí)未加入成核劑，所制備的Bi2O3多晶晶粒尺寸小，大小均勻，結(jié)晶度高，晶體純度高，雜相極少，且原料要求低，價(jià)格低廉，來(lái)源豐富，合成溫度較低，制備工藝簡(jiǎn)單，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01G29/00GK102140688SQ201110059378
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月12日
發(fā)明者劉盼, 周小華, 段新勇, 高檔妮 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)