專利名稱：鐵磁性二氧化鉻的高溫高壓制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明闡述一種鐵磁性氧化物的制備方法，具體涉及一種鐵磁性二氧化鉻 的高溫高壓制備方法。
背景技術(shù)：
半金屬磁性材料具有較高的自旋極化率，在自旋電子學(xué)中有潛在的應(yīng)用價 值。在眾多的半金屬磁性材料當(dāng)中，二氧化鉻是重要的一種，因?yàn)槎趸t經(jīng)實(shí)
驗(yàn)證實(shí)具有接近100%的自旋極化率Y. Ji and A. Gupta, Phys. Rev. Lett. 86, 5585 (2001)];同時，二氧化鉻也是一種為數(shù)不多的具有優(yōu)良導(dǎo)電性質(zhì)的氧化物； 并且，二氧化鉻的居里溫度達(dá)到122.5 °C，可以滿足實(shí)際應(yīng)用中的要求。二氧化 鉻還是一種重要的磁記錄材料，針狀的二氧化鉻被廣泛的應(yīng)用于磁記錄工業(yè)領(lǐng) 域。
在常溫常壓下二氧化鉻是一種亞穩(wěn)態(tài)氧化物，這導(dǎo)致了在常溫常壓環(huán)境下 合成二氧化鉻的工作異常艱難。目前已經(jīng)知道一些制備二氧化鉻的方法是在高 溫、高壓、有水的條件下分解三氧化鉻或平均化合價大于4的氧化鉻混合物。比 如，專利號為ZL85106854名稱為"鐵磁性二氧化鉻的制備"的發(fā)明專利公開 的制備方法是，"一種在100~700巴壓力和200 60(TC溫度及水、 一種銻改性劑 和用量不超過15wt。/。的針狀氧化鐵粉或針狀鐵粉存在下通過轉(zhuǎn)化三價和六價鉻 的氧化物制備鐵磁性二氧化鉻的方法"。這些方法不僅過程繁瑣，而且是在含水 環(huán)境下進(jìn)行，并且為了控制二氧化鉻的形貌，要加入一些改性劑，導(dǎo)致了產(chǎn)物中 存在雜質(zhì)，磁化強(qiáng)度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的制備鐵磁性二氧化鉻的方法。該方法不采 用水及改性劑，制備的二氧化鉻具有較高的磁化強(qiáng)度。該方法易于實(shí)施，并可以通過對溫度和壓強(qiáng)的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對二氧化鉻形貌和粒徑的控制。
本發(fā)明的二氧化鉻的高溫高壓合成方法，合成在高溫高壓裝置中進(jìn)行，比 方在六面頂壓機(jī)的腔體中進(jìn)行，通常的，壓機(jī)腔體溫度可以達(dá)到1350°C、壓力 可以達(dá)到5.8GPa;首先將原料三氧化鉻進(jìn)行壓塊組裝，然后將組裝塊置于高溫 高壓設(shè)備的腔體中加壓升溫，以使組裝塊內(nèi)部的壓強(qiáng)溫度達(dá)到預(yù)定值， 一般要保 持預(yù)定溫度壓強(qiáng)約30分鐘。然后停止加熱自然冷卻得到二氧化鉻。合成條件是 壓強(qiáng)為1~5Gpa、溫度為400 600。C。
具體的技術(shù)方案是
一種鐵磁性二氧化鉻的高溫高壓制備方法，以三氧化鉻為原料，制備是在 高溫高壓裝置中進(jìn)行的；首先將原料裝入高壓合成組裝塊中，組裝塊中用石墨管 作旁熱式加熱源，用葉臘石作絕緣材料，并將組裝塊置于高溫高壓裝置的腔體內(nèi)； 然后將腔體內(nèi)壓強(qiáng)升高到卜5GPa，溫度升高到400 600。C，再保溫保壓20~60 分鐘；最后自然冷卻至室溫，再卸壓。
作為原料的三氧化鉻最好是純度較高的，以便保證制得的二氧化鉻有較高 的純度，三氧化鉻的純度可以選擇98%或更高。
本發(fā)明方法制得的鐵磁性二氧化鉻的形狀可以是棒狀晶體，其長徑比一般 在10 : 0.5~3，直徑大約為幾百納米；可以是柱狀晶體，長徑比一般在10 : 3.5~6，直徑一般為1~2微米；還可以是粒狀晶體，粒徑一般在幾百納米。本發(fā)
明可以通過調(diào)節(jié)溫度和壓強(qiáng)實(shí)現(xiàn)對二氧化鉻形貌粒徑的控制。
本發(fā)明具有以下有益效果，第一，本方法完全是在無水、無改性劑環(huán)境中
進(jìn)行，可以從根本上避免不必要的雜質(zhì)的出現(xiàn)，所得二氧化鉻具有較高的磁化強(qiáng) 度。第二，本方法可以通過溫度和壓強(qiáng)的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對二氧化鉻粒徑在較大尺度范 圍內(nèi)的調(diào)節(jié)。第三，本方法生產(chǎn)二氧化鉻所采用的高壓設(shè)備目前在國內(nèi)被大量用 來生產(chǎn)金剛石，其操作簡單、用其生產(chǎn)二氧化鉻可以較快的進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并 且得到高品質(zhì)的二氧化鉻。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制得的棒狀二氧化鉻粒子的電子顯微鏡照片。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例2制得的柱狀二氧化鉻粒子的電子顯微鏡照片。 圖3是本發(fā)明實(shí)施例3制得的粒狀二氧化鉻粒子的電子顯微鏡照片。 圖4是本發(fā)明實(shí)施例4制得的粒狀二氧化鉻粒子的電子顯微鏡照片。 圖5是本發(fā)明實(shí)施例5制得的棒狀二氧化鉻粒子的電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
將高純度三氧化鉻裝入高壓合成組裝塊中，組裝塊中用石墨管作旁熱式加 熱源，用葉臘石作絕緣材料。然后將組裝塊置于六面頂壓機(jī)的壓腔腔體內(nèi)，將腔
體內(nèi)壓強(qiáng)升高到1GPa，溫度升高到500'C，此條件保持30分鐘，然后自然冷 卻至室溫再卸壓。此條件下得到純相的棒狀二氧化鉻粒子，粒子的長度約為5 微米，直徑約為300~500nm，飽和磁矩為105 emu/g。具體的電子顯微鏡照片 見圖1。
實(shí)施例2:
采用與實(shí)施例1相同的組裝，將腔內(nèi)壓強(qiáng)升高到3GPa，溫度升高到500 'C，此條件保持30分鐘，然后自然冷卻至室溫再卸壓。此條件得到純相柱狀晶 體的二氧化鉻粒子，粒子直徑約為1微米，長度約為1~3微米，飽和磁矩為101 emu/g。具體的電子顯微鏡照片見圖2。
實(shí)施例3:
采用與實(shí)施例1相同的組裝，將腔內(nèi)壓強(qiáng)升高到5GPa，溫度升高到500 'C，此條件保持30分鐘，然后自然冷卻至室溫再卸壓。此條件將得到純相不規(guī) 則粒狀二氧化鉻，粒子直徑約為幾百納米，飽和磁矩為98 emu/g。具體的電子 顯微鏡照片見圖3。
實(shí)施例4:采用與實(shí)施例1相同的組裝，將腔內(nèi)壓強(qiáng)升高到1GPa，溫度升高到600 °C， 此條件保持30分鐘，然后自然冷卻至室溫再卸壓。此條件將得到純相不規(guī)則粒 狀二氧化鉻，粒子直徑約為幾百納米，飽和磁矩為91 emu/g。具體的電子顯微 鏡照片見圖4。
實(shí)施例5:
采用與實(shí)施例1相同的組裝，將腔內(nèi)壓強(qiáng)升高到1GPa，溫度升高到40CTC， 此條件保持30分鐘，然后自然冷卻至室溫再卸壓。此條件將得到純相不規(guī)則棒 狀二氧化鉻，飽和磁矩為99emu/g。具體的電子顯微鏡照片見圖5。
實(shí)施例6:
在實(shí)施例1~5中保溫保壓時間可以在20~60分鐘范圍內(nèi)，時間過短會影響 產(chǎn)品三氧化鉻的品質(zhì)，時間過長也不會使產(chǎn)品質(zhì)量再有較大的提高，因而會降低 制備產(chǎn)品的效率。
權(quán)利要求
1、一種鐵磁性二氧化鉻的高溫高壓制備方法，以三氧化鉻為原料，制備是在高溫高壓裝置中進(jìn)行的；首先將原料裝入高壓合成組裝塊中，組裝塊中用石墨管作旁熱式加熱源，用葉臘石作絕緣材料，并將組裝塊置于高溫高壓裝置的腔體內(nèi)；然后將腔體內(nèi)壓強(qiáng)升高到1～5GPa，溫度升高到400～600℃，再保溫保壓20～60分鐘；最后自然冷卻至室溫，再卸壓。
2、 按照權(quán)利要求1所述的鐵磁性二氧化鉻的高溫高壓制備方法，其特征在于，所述的三氧化鉻的純度選擇98%或更高。
全文摘要
本發(fā)明的鐵磁性二氧化鉻的高溫高壓制備方法屬于鐵磁性氧化物制備的技術(shù)領(lǐng)域。以三氧化鉻為原料，制備是在高溫高壓裝置中進(jìn)行的；首先將原料裝入高壓合成組裝塊中，置于高溫高壓裝置的腔體內(nèi)；然后將腔體內(nèi)壓強(qiáng)升高到1～5GPa，溫度升高到400～600℃，再保溫保壓20～60分鐘；最后自然冷卻至室溫，再卸壓。本發(fā)明的方法完全是在無水、無改性劑環(huán)境中進(jìn)行，所得二氧化鉻具有較高的純度和磁化強(qiáng)度；可以實(shí)現(xiàn)對二氧化鉻粒徑在較大尺度范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)；使用一般的高壓設(shè)備，操作過程簡單，可以較快的進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。
文檔編號C01G37/00GK101654282SQ20091006753
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者溫戈輝, 范印波, 賈曉鵬, 強(qiáng) 趙, 鄒廣田, 馬紅安 申請人:吉林大學(xué)