首页 > 专利 > 长沙麓桥科技有限公司 > 一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法及其产品专利详情

一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法及其产品   0    0

实质审查 查看PDF
专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-07-21
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2020-11-13
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2040-07-21
基本信息
有效性 实质审查 专利类型 发明专利
申请号 CN202010702790.3 申请日 2020-07-21
公开/公告号 CN111825442A 公开/公告日 2020-10-27
授权日 预估到期日 2040-07-21
申请年 2020年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 C04B35/44C04B35/622C04B35/626 主分类号 C04B35/44
是否联合申请 独立申请 文献类型号 A
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 5
引用专利数量 10 被引证专利数量 0
非专利引证 1、李远勋等: "《功能材料的制备与性能表征》", 30 September 2018, 西南交通大学出版社; 2、YUANCHAO JI ETAL.: "Tilt strain glass in Sr and Nb co-doped LaAlO3 Ceramics", 《ACTA MATERIALIA》; 3、卢卫华: "铝酸镧基红外辐射涂层的制备与性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (基础科学辑)》; 4、常晴等: "sol-gel法制备B位掺杂铝酸镧红外辐射陶瓷材料", 《稀有金属与硬质合金》; 5、苏雅玉: "LaAlO3红外辐射材料的离子掺杂改性及性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅰ辑)》;
引用专利 US5432024A、US2014010953A1、WO2015125167A1、CN104987057A、CN104987763A、CN105060898A、WO2018207132A1、CN110483046A、WO2012110858A1、CN110229007A 被引证专利
专利权维持 99 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 长沙麓桥科技有限公司 当前专利权人 长沙麓桥科技有限公司
发明人 陈能住 第一发明人 陈能住
地址 湖南省长沙市长沙高新开发区麓天路15号主楼四楼4125室 邮编 410205
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 湖南省 申请人所在市 湖南省长沙市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
长沙大珂知识产权代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
王琼琦
摘要
本发明公开了一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法及其产品,按照化学式LaaSrbNicAldCreO3的化学计量比,其中a=0.7~0.9,b=0.05~0.15,c=0.05~0.15,d=0.7~0.9,e=0.1~0.3,称取硝酸锶、硝酸镍、硝酸铬、硝酸镧和硝酸铝,溶于水中,然后加入一定量的尿素,超声分散,微波加热,干燥,焙烧,研磨,压制成型,煅烧一定时间得到产品,该产品致密性好,具有优异的辐射性能,在0.76~2.5μm的红外发射率为0.95~0.97,而且在1200℃温度下具有较低的热导率为1.986~2.103W·m-1·K-1,禁带宽度为1.31~1.35eV。
  • 摘要附图
    一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法及其产品
  • 说明书附图:[0049]
    一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法及其产品
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-11-13 实质审查的生效 IPC(主分类): C04B 35/44 专利申请号: 202010702790.3 申请日: 2020.07.21
2 2020-10-27 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)按照化学式LaaSrbNicAldCreO3的化学计量比,其中a=0.7~0.9,b=0.05~0.15,c=
0.05~0.15,d=0.7~0.9,e=0.1~0.3,称取硝酸锶、硝酸镍、硝酸铬、硝酸镧和硝酸铝放入烧杯中,加入适量的蒸馏水充分搅拌溶解;
2)在搅拌的条件下向烧杯中添加一定量的尿素,超声分散,然后再微波加热,蒸发得到中间产物A;
3)将产物A放入干燥箱中干燥,然后将干燥后的样品研磨,然后放入马弗炉中焙烧,取出样品待冷却至室温再进行充分研磨,从而得到疏松状粉末;
4)然后将所述疏松状粉末放入模具中,并以100MPa~150MPa的压力压制成型,然后在
1400~1700℃的空气气氛中烧结1~3h,得到Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,所述尿素的添加量为金属离子摩尔总量的1~1.5倍。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,所述超声分散时间为1~3h,所述微波加热的温度为70~90℃,加热时间为1~3h。

4.根据要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤3)中,所述干燥的温度为100~
140℃,干燥时间为10~16h,所述焙烧温度为1100~1300℃,焙烧时间为1~3h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法制备的一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料。

6.根据权利要求5所述的陶瓷材料,其特征在于,所述陶瓷材料致密性好,具有优异的辐射性能,在0.76~2.5μm的红外发射率为0.95~0.97,在1200℃温度下具有较低的热导率为1.986~2.103W·m-1·K-1,禁带宽度为1.31~1.35eV。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于陶瓷制备领域,具体涉及一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法及其产品。

背景技术

[0002] 高发射率节能材料是一种广泛运用于高温节能领域的新型材料,而且在高温环境中,辐射传热为主要的热传输方式,提高以热工炉为代表的高耗能设备的热效率,就要是提高热工装备的辐射传热能力。根据Wien定律和Plank定律,800℃以上高温条件下的辐射热主要集中在0.76~2.50μm近红外波段,因此高温节能领域特别关注近红外波段的发射率。
[0003] 目前SiC、SiB6、堇青石等红外辐射材料已经运用于热工装备来提高高温下的辐射传热能力,然而上述物质在长期高温服役环境中由于高温下抗氧化性差导致辐射率衰减。因而,针对高温热工装备的节能应用,开发出在0.76~2.50μm近红外具有高发射率的新型氧化物材料至关重要。
[0004] LaAlO3是一种钙钛矿型半导体,熔点高(2180℃)高温稳定性好,具有典型的间接跃迁型能带结构。因而对其掺杂来提高其性能得到了很大的关注,常用的掺杂元素有Fe、Cr等极大的提高了铝酸镧陶瓷材料的红外辐射性能。但是上述研究并没有考虑铝酸镧陶瓷材料的致密性对其它性能的影响,而且开发具有较高的近红外波段的辐射性能,并降低其热导率仍是目前仍需要解决的问题。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法及其产品,致密性好,具有优异的辐射性能,较低的热导率和禁带宽度值。
[0006] 本发明采用以下技术方案:
[0007] 一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
[0008] 1)按照化学式LaaSrbNicAldCreO3的化学计量比,其中a=0.7~0.9,b=0.05~0.15,c=0.05~0.15,d=0.7~0.9,e=0.1~0.3,称取硝酸锶、硝酸镍、硝酸铬、硝酸镧和硝酸铝放入烧杯中,加入适量的蒸馏水充分搅拌溶解;
[0009] 2)在搅拌的条件下向烧杯中添加一定量的尿素,超声分散,然后再微波加热,蒸发得到中间产物A;
[0010] 3)将产物A放入干燥箱中干燥,然后将干燥后的样品研磨,然后放入马弗炉中焙烧,取出样品待冷却至室温再进行充分研磨,从而得到疏松状粉末;
[0011] 4)然后将所述疏松状粉末放入模具中,并以100MPa~150MPa的压力压制成型,然后在1400~1700℃的空气气氛中烧结1~3h,得到Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料。
[0012] 优选的,所述步骤2)中,所述尿素的添加量为金属离子摩尔总量的1~1.5倍。
[0013] 优选的,所述步骤2)中,所述超声分散时间为1~3h,所述微波加热的温度为70~90℃,加热时间为1~3h。
[0014] 优选的,所述步骤3)中,所述干燥的温度为100~140℃,干燥时间为10~16h,所述焙烧温度为1100~1300℃,焙烧时间为1~3h。
[0015] 本发明的另一个技术方案是,基于上述制备方法制备的一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料。
[0016] 所述陶瓷材料致密性好,具有优异的辐射性能,在0.76~2.5μm的红外发射率为0.95~0.97,在1200℃温度下具有较低的热导率为1.986~2.103W·m-1·K-1,禁带宽度为
1.31~1.35eV。
[0017] 与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
[0018] 1)本发明提供的一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料,按照化学式LaaSrbNicAldCreO3的化学计量比,其中a=0.7~0.9,b=0.05~0.15,c=0.05~0.15,d=0.7~0.9,e=0.1~0.3,称取硝酸锶、硝酸镍、硝酸铬、硝酸镧和硝酸铝,溶于水中,然后加入一定量的尿素,超声分散,微波加热,干燥,焙烧,研磨,压制成型,煅烧一定时间得到产品,该产品致密性好,具有优异的辐射性能,在0.76~2.5μm的红外发射率为0.95~0.97,而且在1200℃温度下具有较低的热导率为1.986~2.103W·m-1·K-1,禁带宽度为1.31~
1.35eV。
[0019] 2)Sr、Ni和Cr三种元素掺杂进入LaAlO3晶格内,且三种元素之间的协同作用促进了LaAlO3陶瓷材料的辐射性能得到显著提高,而且元素的掺杂增强了声子散射,降低了声子平均自由程,从而降低材料的热导率热,由于元素的掺杂使得材料禁带中形成了杂质能级,电子跃迁对应的杂质能级位于近红外光谱区域,因而禁带宽度值变小,辐射能力增强。
[0020] 3)运用超声波-微波辅助自燃烧法两步合成了LaaSrbNicAldCreO3,其中a=0.7~0.9,b=0.05~0.15,c=0.05~0.15,d=0.7~0.9,e=0.1~0.3,使其具有良好的烧结特性,陶瓷材料的孔隙率得到显著降低,致密性得到提高,进而促进了辐射性能的提高,降低了热导率和禁带宽度值。
[0021] 综上所述,本发明制备的一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料,由于致密性好,具有优异的辐射性能,较低的热导率和禁带宽度值,是一种理想材料。
[0022] 下面通过实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施方案

[0023] 本发明提供的一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
[0024] 1)按照化学式LaaSrbNicAldCreO3的化学计量比,其中a=0.7~0.9,b=0.05~0.15,c=0.05~0.15,d=0.7~0.9,e=0.1~0.3,称取硝酸锶、硝酸镍、硝酸铬、硝酸镧和硝酸铝放入烧杯中,加入适量的蒸馏水充分搅拌溶解;
[0025] 2)在搅拌的条件下向烧杯中添加金属离子摩尔总量的1~1.5倍的尿素,超声分散1~3h,然后在微波化学反应器中70~90℃微波加热1~3h,蒸发得到中间产物A;
[0026] 3)将产物A放入干燥箱中100~140℃下干燥10~16h,然后将干燥后的样品研磨,然后放入马弗炉中1100~1300℃焙烧1~3,取出样品待冷却至室温再进行充分研磨,从而得到疏松状粉末;
[0027] 4)然后将所述疏松状粉末放入模具中,并以100MPa~150MPa的压力压制成型,然后在1400~1700℃的空气气氛中烧结1~3h,得到Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料。
[0028] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0029] 实施例1
[0030] 一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
[0031] 1)按照化学式LaaSrbNicAldCreO3的化学计量比,其中a=0.8,b=0.1,c=0.1,d=0.8,e=0.2,称取硝酸锶、硝酸镍、硝酸铬、硝酸镧和硝酸铝放入烧杯中,加入适量的蒸馏水充分搅拌溶解;
[0032] 2)在搅拌的条件下向烧杯中添加金属离子摩尔总量的1.5倍的尿素,超声分散2h,然后在微波化学反应器中85℃微波加热2h,蒸发得到中间产物A;
[0033] 3)将产物A放入干燥箱中120℃下干燥14h,然后将干燥后的样品研磨,然后放入马弗炉中1250℃焙烧2h,取出样品待冷却至室温再进行充分研磨,从而得到疏松状粉末;
[0034] 4)然后将所述疏松状粉末放入模具中,并以120MPa的压力压制成型,然后在1600℃的空气气氛中烧结2h,得到Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料。
[0035] 实施例2
[0036] 一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
[0037] 1)按照化学式LaaSrbNicAldCreO3的化学计量比,其中a=0.8,b=0.15,c=0.05,d=085,e=0.15,称取硝酸锶、硝酸镍、硝酸铬、硝酸镧和硝酸铝放入烧杯中,加入适量的蒸馏水充分搅拌溶解;
[0038] 2)在搅拌的条件下向烧杯中添加金属离子摩尔总量的1倍的尿素,超声分散3h,然后在微波化学反应器中75℃微波加热3h,蒸发得到中间产物A;
[0039] 3)将产物A放入干燥箱中100℃下干燥16h,然后将干燥后的样品研磨,然后放入马弗炉中1300℃焙烧1h,取出样品待冷却至室温再进行充分研磨,从而得到疏松状粉末;
[0040] 4)然后将所述疏松状粉末放入模具中,并以100MPa的压力压制成型,然后在1500℃的空气气氛中烧结3h,得到Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料。
[0041] 对照例
[0042] 对照例1-7按照化学式LaaSrbNicAldCreO3的化学计量比,其中除a、b、c、d、e不同以外,其中保证掺杂元素的总量相同,其它制备条件和参数与实施例1相同。
[0043] 对照例8省略微波辅助的方式,其它制备条件和参数与实施例1相同。
[0044] 采用Lambda 750S型紫外-可见-近红外分光光度计及其附带的硫酸钡积分球测试试样在760~2 500nm的光谱吸收率和200~800nm的光谱吸收曲线。热扩散系数和比热利用LFA 1 000型激光导热仪进行测试。具体参数见表1:
[0045] 表1 a、b、c、d、e具体取值
[0046]  a b c d e
实施例1 0.8 0.1 0.1 0.8 0.2
对照例1 0.8 0.2 0 0.8 0.2
对照例2 0.8 0 0.2 0.8 0.2
对照例3 0.8 0.1 0.1 1 0
对照例4 0.8 0.2 0 1 0
对照例5 0.8 0 0.2 1 0
对照例6 1 0 0 0.8 0.2
对照例7 1 0 0 1 0
对照例8 0.8 0.1 0.1 0.8 0.2
[0047] 表2 LaAlO3陶瓷材料的主要性能
[0048]
[0049] 综上所述,本发明制备的本发明制备的一种Sr、Ni和Cr共掺杂LaAlO3陶瓷材料,由于致密性好,具有优异的辐射性能,较低的热导率和禁带宽度值,是一种理想材料,而且通过实施例1和对照例1-7的对比可以发现,Sr、Ni和Cr三种元素之间的协同作用促进了LaAlO3陶瓷材料的辐射性能得到显著提高,而且降低材料的热导率热,禁带宽度值变小,辐射能力增强;通过实施例1和对比例8的对比可以发现,采用微波辅助自燃烧法提高了致密性,进而促进了辐射性能的提高,降低了热导率和禁带宽度值。
[0050] 以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
版权所有:盲专网 ©2023 zlpt.xyz  蜀ICP备2023003576号