一种钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法

摘要

本发明公开了一种钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法，该方法将原料Y(NO3)3、Ba(NO3)2、Cu(NO3)2在聚乙二醇介质中进行草酸盐共沉淀，制得前驱粉末，后经干燥、高温热处理分解、研磨得到钇钡铜氧超导纳米粉末。本发明的钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法采用的原材料为Y(NO3)3、Ba(NO3)2、Cu(NO3)2，直接在水相介质中进行沉淀，其效率比以往的草酸盐共沉淀法提高，同时粉末中碳含量也大幅下降。另外，本发明方法中加入了聚乙二醇，可制得颗粒均匀，无团聚的单相纳米粉末。本发明制备方法简单、操作方便、制得的产品杂质少，且降低了生产成本，易于工业化生产。

权利要求

1.一种钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将Y(NO3)3、Ba(NO3)2、Cu(NO3)2按原子比Y：Ba：Cu=1：2：3进行配比制成水溶液，加入聚乙二醇，配制成溶液A；

2）将草酸加入水中，配制成草酸浓度0.06-0.08g/ml的溶液B；

3）将溶液B逐滴加入溶液A中，均匀混合，形成沉淀；

4）在溶液A、B的混合液中加入氨水，调节pH=6-7，冲洗抽滤；

5）滤饼在60-80℃干燥16-24h后，研磨；

6）将研磨的粉末880-900℃保温8-10h，并随炉冷却至450-500℃，保温6-8h，再随炉冷却至室温；

7）将步骤6）制得的粉末再次加热至880-900℃，保温8-10h，随炉冷却至室温，研磨得到钇钡铜氧超导纳米粉末。

说明书

一种钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法，属于超导材料领域。

背景技术

[0002] 高温超导氧化物YBa2Cu3O7-（x 简称YBCO或Y123)由于具有高的磁悬浮力和捕获磁通密度，在超导限流器、超导磁浮轴承、超导电机、超导磁悬浮系统、超导磁体和污水处理等领域有广阔的应用前景。粒度细小、均匀的单相前驱粉末是制备高性能YBCO超导体的重要前提。制备YBCO前驱粉末主要采用固态合成工艺、化学溶液技术和等离子合成等工艺。早期制备YBCO的工艺大多采用固相反应法，但该法制备工艺周期长，且易引入杂质，粉末均匀度差，颗粒粗大(1μm以上)，化学成分容易偏离化学计量比。化学溶液技术主要有溶液干燥方法、共沉淀方法、溶胶-凝胶方法和喷雾干燥等工艺。由于各组元在液相中反应，可以达到分子级水平的均匀混合，容易得到成分均匀、颗粒细小的粉末，因此受到研究者的极大关注。等离子合成技术是一种相对先进的粉末制备工艺，它可以制备高质量的超细粉末，但是这种工艺的成本比较高，在制备大尺寸YBCO超导块材时需要大量的前驱粉末。目前制备YBCO前驱粉末大多采用草酸盐共沉淀工艺，尽管对该种工艺的研究有近20年历史，但是仍存在一些问题，特别是利用这种工艺制备粉末时将会出现成相不均匀、团聚及碳含量高等问题。消除杂相，降低含碳量，解决粉末的团聚问题是草酸盐共沉淀工艺制备YBCO粉体的关键技术。

[0003] 西北有色金属研究院的杜泽华等人公开的发明专利（申请号981032141，公开号1209424A），通过将Y2O3，BaCO3和Cu或CuO按YBa2Cu3O7-δ的化学计量比(Y：Ba：Cu=1：2：3)称量配料，然后分别将3种原料溶于浓HNO3制成硝酸盐水溶液，分成两组配制，一组为硝酸钡、硝酸钇混合溶液，另一组为硝酸铜溶液；随后将硝酸钡、硝酸钇混合溶液用草酸在水相中沉淀，硝酸铜用草酸在乙醇介质中沉淀，将两种混合溶液在pH值为的溶液中搅拌、沉淀、烘干后即可得到YBCO前驱体粉末。而后在一定的温度点进行反复烧结，制备出YBCO粉体。
由于制备过程中BaCO3分解后气体排出不完全，使得制备的粉末碳含量较高，通过提高烧结温度，不仅不能降低碳含量，还会造成最终获得的粉末粒度较大，粉末平均粒度40μm。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法。

[0005] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是提供一种钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法，包括以下步骤：

[0006] 1）将Y(NO3)3、Ba(NO3)2、Cu(NO3)2按原子比Y：Ba：Cu=1：2：3进行配比制成水溶液，加入聚乙二醇，配制成溶液A；

[0007] 2）将草酸加入水中，配制成草酸浓度0.06-0.08g/ml的溶液B；

[0008] 3）将溶液B逐滴加入溶液A中，均匀混合，形成沉淀；

[0009] 4）在溶液A、B的混合液中加入氨水，调节pH=6-7，冲洗抽滤；

[0010] 5）滤饼在60-80℃干燥16-24h后，研磨；

[0011] 6）将研磨的粉末880-900℃保温8-10h，并随炉冷却至450-500℃，保温6-8h，再随炉冷却至室温；

[0012] 7）将步骤6）制得的粉末再次加热至880-900℃，保温8-10h，随炉冷却至室温，研磨得到钇钡铜氧超导纳米粉末。

[0013] 所述的聚乙二醇加入量为前驱体质量的3-4%。

[0014] 本发明的钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法采用的原材料为Y(NO3)3、Ba(NO3)2、Cu(NO3)2，直接在水相介质中进行沉淀，其效率比以往的草酸盐共沉淀法提高，同时粉末中碳含量也大幅下降。另外，本发明方法中加入了聚乙二醇，可制得颗粒均匀，无团聚的单相纳米粉末。本发明制备方法简单、操作方便、制得的产品杂质少，且降低了生产成本，易于工业化生产。

附图说明

[0015] 图1为实施例1的钇钡铜氧超导纳米粉末的XRD谱图；

[0016] 图2为实施例1的钇钡铜氧超导纳米粉末的粒度分布图。

具体实施方式

[0017] 实施例1

[0018] 本实施例提供的钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法，包括以下步骤：

[0019] 1）将Y(NO3)3·6H2O、Ba(NO3)2、Cu(NO3)2·3H2O按照原子比Y：Ba：Cu=1：2：3称量加入水中，使其均匀溶解，再加入前驱体质量4%的聚乙二醇，配制成溶液A；

[0020] 2）将草酸加入水中，配制成草酸浓度0.08g/ml的溶液B；

[0021] 3）将溶液B逐滴加入溶液A中，均匀混合，形成沉淀；

[0022] 4）在溶液A、B的混合液中加入氨水，调节pH=6，冲洗抽滤；

[0023] 5）滤饼在80℃干燥20h后，研磨，得到前驱沉淀粉；

[0024] 6）将前驱沉淀粉880℃保温10h，并随炉冷却至500℃，保温8h，再随炉冷却至室温；

[0025] 7）将步骤6）制得的粉末再次加热至880℃，保温10h，随炉冷却至室温，研磨得到钇钡铜氧超导纳米粉末。

[0026] 对本实施例制备的钇钡铜氧超导纳米粉末进行XRD分析，如图1所示。从图1中可以看出，本实施例制备的钇钡铜氧超导纳米粉末纯度较高，杂相较少。

[0027] 本实施例制备的钇钡铜氧超导纳米粉末的粒度分布，如图2所示。从图2中可以看出，本实施例制备的钇钡铜氧超导粉末平均粒径<80nm，无颗粒团聚现象。

[0028] 实施例2

[0029] 本实施例提供的钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法，包括以下步骤：

[0030] 1）将Y(NO3)3·6H2O、Ba(NO3)2、Cu(NO3)2·3H2O按照原子比Y：Ba：Cu=1：2：3称量加入水中，使其均匀溶解，再加入前驱体质量3%的聚乙二醇，配制成溶液A；

[0031] 2）将草酸加入水中，配制成草酸浓度0.07g/ml的溶液B；

[0032] 3）将溶液B逐滴加入溶液A中，均匀混合，形成沉淀；

[0033] 4）在溶液A、B的混合液中加入氨水，调节pH=7，冲洗抽滤；

[0034] 5）滤饼在60℃干燥24h后，研磨，得到前驱沉淀粉；

[0035] 6）将前驱沉淀粉900℃保温8h，并随炉冷却至450℃，保温7h，再随炉冷却至室温；

[0036] 7）将步骤6）制得的粉末再次加热至900℃，保温8h，随炉冷却至室温，研磨得到钇钡铜氧超导纳米粉末。

[0037] 实施例3

[0038] 本实施例提供的钇钡铜氧超导纳米粉末的制备方法，包括以下步骤：

[0039] 1）将Y(NO3)3·6H2O、Ba(NO3)2、Cu(NO3)2·3H2O按照原子比Y：Ba：Cu=1：2：3称量加入水中，使其均匀溶解，再加入前驱体质量4%的聚乙二醇，配制成溶液A；

[0040] 2）将草酸加入水中，配制成草酸浓度0.06g/ml的溶液B；

[0041] 3）将溶液B逐滴加入溶液A中，均匀混合，形成沉淀；

[0042] 4）在溶液A、B的混合液中加入氨水，调节pH=7，冲洗抽滤；

[0043] 5）滤饼在70℃干燥16h后，研磨，得到前驱沉淀粉；

[0044] 6）将前驱沉淀粉890℃保温9h，并随炉冷却至475℃，保温6h，再随炉冷却至室温；

[0045] 7）将步骤6）制得的粉末再次加热至890℃，保温9h，随炉冷却至室温，研磨得到钇钡铜氧超导纳米粉末。