CN106315656A - 一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法及其应用 - Google Patents

一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106315656A
CN106315656A CN201610623761.1A CN201610623761A CN106315656A CN 106315656 A CN106315656 A CN 106315656A CN 201610623761 A CN201610623761 A CN 201610623761A CN 106315656 A CN106315656 A CN 106315656A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dysprosium
graphene
nano
dysprosia
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610623761.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106315656B (zh
Inventor
金利华
王耀
冯建情
李成山
刘国庆
刘浩然
熊晓梅
王庆阳
杨芳
张平祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Original Assignee
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research filed Critical Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority to CN201610623761.1A priority Critical patent/CN106315656B/zh
Publication of CN106315656A publication Critical patent/CN106315656A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106315656B publication Critical patent/CN106315656B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/5805—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
    • C04B35/58057—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on magnesium boride, e.g. MgB2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

本发明提供了一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，该方法包括以下步骤：一、采用热解法制备氧化镝纳米颗粒；二、采用水热法制备氧化镝纳米柱；三、制备氧化石墨烯溶液；四、将氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱加到氧化石墨烯溶液中，搅拌后过滤，得到滤渣，所述滤渣经过热处理得到石墨烯包覆纳米氧化镝。另外，本发明还提供了一种利用上述方法制备的石墨烯包覆纳米氧化镝在制备二元掺杂二硼化镁超导块材过程中的应用。本发明工艺方法简单，采用具有高表面积的石墨烯作为包覆物，有利于氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱均匀地分散在石墨烯上，不产生团聚，且有利于提高二元掺杂二硼化镁超导块材在低场和高场下临界电流密度Jc性能。

Description

一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于高温超导材料技术领域，具体涉及一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法及其应用。
背景技术
稀土氧化物氧化镝(Dy2O3)具有优异的物理化学性质，被广泛应用于催化材料、发光材料、固体燃料电池、钉扎二硼化镁超导等领域中。当氧化镝颗粒的尺寸逐渐减小到纳米尺寸，比表面积增大产生表面效应，纳米氧化镝的表面结构不同造成其反应活性也不一致。传统的制备方法中，纳米氧化物容易发生团聚，而且较难获得高活性的表面。
同时，对于二硼化镁超导材料，为了提高二硼化镁超导体的在磁场下的性能，需要通过引入有效的钉扎中心。在传统方法中，通常采用单一元素或碳氢有机物掺杂，例如元素C等，提高二硼化镁高场下临界电流密度Jc性能。然而掺杂源一般都其活性较低、分散程度差，需要较高的热处理温度才能引入有效的掺杂，并且分布不均匀，很容易团聚在晶界处，降低了晶粒间的连接性。因此，通过石墨烯包覆粉提高纳米氧化镝分散性和活性，将其引入到二硼化镁中，实现二元掺杂，可以极大的提高超导性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法。该制备方法简单，易于实现产业化，采用石墨烯作为包覆物，其具有较高的表面积，有利于氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱均匀地分散在石墨烯上，不产生团聚，并且制备的氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱具有多种形貌和高活性的晶面，有利于后续应用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将乙酸镝溶于乙醇和丙酸的混合溶剂中，得到乙酸镝溶液，将所述乙酸镝溶液置于热解反应炉中，先在温度为120℃的条件下进行烘干处理，然后在潮湿的氧气气氛下，以升温速率为0.1℃/min～10℃/min继续升温至500℃，得到氧化镝纳米颗粒；所述混合溶剂中乙醇和丙酸的体积比为1:1；
步骤二、将硝酸镝溶于叔丁基胺的水溶液或者氨基乙酸的水溶液中，然后置于水热反应釜中，经水热反应后得到氧化镝纳米柱；所述叔丁基胺的水溶液中叔丁基胺与水的体积比为1:(4～10)；所述氨基乙酸的水溶液中氨基乙酸水的体积比为1:(4～10)；
步骤三、将氧化石墨烯加到去离子水和乙醇的混合溶剂中搅拌均匀，得到氧化石墨烯溶液；所述去离子水和乙醇的混合溶剂中去离子水和乙醇的体积比为1:(50～100)；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为0.5mg/mL～10mg/mL；
步骤四、将步骤一中所述氧化镝纳米颗粒和步骤二中所述氧化镝纳米柱按1:(1～3)的质量比混合均匀后加到步骤三中所述氧化石墨烯溶液中，搅拌后过滤，得到滤渣，将所述滤渣置于热处理炉中，在惰性气体保护下，温度为400℃～800℃的条件下热处理0.5h～5h，得到石墨烯包覆纳米氧化镝。
上述的一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，步骤一中所述升温速率为1℃/min～3℃/min。
上述的一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，步骤一中所述潮湿的氧气气氛中氧气的体积百分含量为94％～99.4％，余量为水汽。
上述的一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，步骤二中所述水热反应的温度为120℃～220℃，所述水热反应的反应时间为1h～10h。
上述的一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，步骤四中所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量与氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱混合物的总质量之比为1:(50～100)。
上述的一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，步骤四中所述搅拌的速率为100r/min～1000r/min，搅拌的时间为2min～10min。
同时，本发明还提供了一种利用上述的方法制备的石墨烯包覆纳米氧化镝的应用，其特征在于，所述石墨烯包覆纳米氧化镝用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材，具体制备过程为：将镁粉、硼粉和石墨烯包覆纳米氧化镝按照镁、硼和镝的原子比为1:2:(0.01～0.2)的比例混合研磨，然后压制成块体，再将所述块体置于热处理炉中，在高纯氩气气氛保护下，温度为750℃～850℃的条件下热处理1h～3h，得到二元掺杂二硼化镁超导块材。
上述的应用，其特征在于，所述镁粉和硼粉的质量纯度均不小于99％，所述高纯氩气的质量纯度为99.99％。
上述的应用，其特征在于，所述压制的压力为10MPa～20MPa。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明制备出氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱，并采用石墨烯包覆氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱，氧化镝纳米柱可将层状结构的石墨烯撑开，以使氧化镝纳米颗粒被包覆在石墨烯的层状结构上，有利于氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱均匀分散在石墨烯上，充分抑制了纳米粒子团聚的产生。同时，氧化镝纳米柱的晶面(222)为高活性晶面，应用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材可提高其超导性能。
2、本发明采用石墨烯作为包覆物，其本身具有高的表面积和反应活性。采用先包覆、再还原的处理方法，有利于氧化镝纳米与石墨烯充分结合、且均匀分散。同时，石墨烯本身也可为后续应用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材时作为碳掺杂源，更能提高二硼化镁的超导性能。
3、本发明可以保持纳米氧化镝的高活性晶面，有利于后续石墨烯包覆纳米氧化镝应用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材，提高镝掺杂物的反应活性，可降低成相温度，更加容易进入二硼化镁的晶格。两种不同形貌和尺寸的掺杂粒子氧化镝更有利于在二硼化镁超导块材中的填充，提高超导性能。
4、本发明制备方法简单，易于实现产业化。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的石墨烯包覆纳米氧化镝的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
本实施例制备石墨烯包覆纳米氧化镝的方法包括以下步骤：
步骤一、将乙酸镝溶于乙醇和丙酸的混合溶剂中，得到乙酸镝溶液，将所述乙酸镝溶液置于热解反应炉中，先在温度为120℃的条件下进行烘干处理，然后在潮湿的氧气气氛下，以升温速率为2℃/min继续升温至500℃，得到氧化镝纳米颗粒；所述混合溶剂中乙醇和丙酸的体积比为 1:1；所述潮湿的氧气气氛中氧气的体积百分含量为96.5％，余量为水汽；
步骤二、将硝酸镝溶于叔丁基胺的水溶液中，然后置于水热反应釜中，经水热反应后得到氧化镝纳米柱；所述叔丁基胺的水溶液中叔丁基胺与水的体积比为1:7；所述水热反应的温度为170℃，所述水热反应的反应时间为5.5h。
步骤三、将氧化石墨烯加到去离子水和乙醇的混合溶剂中搅拌均匀，得到氧化石墨烯溶液；所述去离子水和乙醇的混合溶剂中去离子水和乙醇的体积比为1:75；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为5mg/mL；
步骤四、将步骤一中所述氧化镝纳米颗粒和步骤二中所述氧化镝纳米柱按1:2的质量比混合均匀后加到步骤三中所述氧化石墨烯溶液中，搅拌后过滤，得到滤渣，将所述滤渣置于热处理炉中，在惰性气体保护下，温度为600℃的条件下热处理2.5h，得到石墨烯包覆纳米氧化镝；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量与氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱混合物的总质量之比为 1:100；所述搅拌的速率为550r/min，搅拌的时间为6min。
图1为本发明实施例1制备的石墨烯包覆纳米氧化镝的扫描电镜图，从图中可以看出纳米氧化镝具有颗粒状和柱状两种形貌，说明通过上述步骤一制备得了到氧化镝纳米颗粒，通过上述步骤二制备得到了氧化镝纳米柱，并且氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱可均匀地分散于石墨烯的层状结构中，也不存在明显地团聚。从图中可以看出，氧化镝纳米颗粒的粒径为10nm～100nm，氧化镝纳米柱的长度为300nm～500nm、氧化镝纳米柱的直径10nm～30nm，石墨烯平展无收缩团聚，显示为单层石墨烯。
同时，实施例1制备的石墨烯包覆纳米氧化镝可以进入二硼化镁晶格作为掺杂源，提高超导性能。
本实施例制备的石墨烯包覆纳米氧化镝应用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材，具体制备过程为：将镁粉、硼粉和石墨烯包覆纳米氧化镝按照镁、硼和镝的原子比为1:2:0.1的比例混合研磨，然后压制成块体，再将所述块体置于热处理炉中，在高纯氩气气氛保护下，温度为800℃的条件下热处理2h，得到二元掺杂二硼化镁超导块材；所述镁粉和硼粉的质量纯度均不小于99％，所述高纯氩气的质量纯度为99.99％；所述压制的压力为10MPa。
上述方法制备的二元掺杂二硼化镁超导块材在20K，1T时，临界电流密度Jc达到1.2×105A/cm2。
实施例2
本实施例制备石墨烯包覆纳米氧化镝的方法包括以下步骤：
步骤一、将乙酸镝溶于乙醇和丙酸的混合溶剂中，得到乙酸镝溶液，将所述乙酸镝溶液置于热解反应炉中，先在温度为120℃的条件下进行烘干处理，然后在潮湿的氧气气氛下，以升温速率为5℃/min继续升温至500℃，得到氧化镝纳米颗粒；所述混合溶剂中乙醇和丙酸的体积比为1:1；所述潮湿的氧气气氛中氧气的体积百分含量为94％，余量为水汽；
步骤二、将硝酸镝溶于氨基乙酸的水溶液中，然后置于水热反应釜中，经水热反应后得到氧化镝纳米柱；所述氨基乙酸的水溶液中氨基乙酸与水的体积比为1:4；所述水热反应的温度为120℃，所述水热反应的反应时间为10h。
步骤三、将氧化石墨烯加到去离子水和乙醇的混合溶剂中搅拌均匀，得到氧化石墨烯溶液；所述去离子水和乙醇的混合溶剂中去离子水和乙醇的体积比为1:50；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为0.5mg/mL；
步骤四、将步骤一中所述氧化镝纳米颗粒和步骤二中所述氧化镝纳米柱按1:1的质量比混合均匀后加到步骤三中所述氧化石墨烯溶液中，搅拌后过滤，得到滤渣，将所述滤渣置于热处理炉中，在惰性气体保护下，温度为400℃的条件下热处理5h，得到石墨烯包覆纳米氧化镝；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量与氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱混合物的总质量之比为1:85；所述搅拌的速率为100r/min，搅拌的时间为10min。
同时，本实施例制备的石墨烯包覆纳米氧化镝可以进入二硼化镁晶格作为掺杂源，提高超导性能。
本实施例制备的石墨烯包覆纳米氧化镝应用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材，具体制备过程为：将镁粉、硼粉和石墨烯包覆纳米氧化镝按照镁、硼和镝的原子比为1:2:0.01的比例混合研磨，然后压制成块体，再将所述块体置于热处理炉中，在高纯氩气气氛保护下，温度为750℃的条件下热处理3h，得到二元掺杂二硼化镁超导块材；所述镁粉和硼粉的质量纯度均不小于99％，所述高纯氩气的质量纯度为99.99％；所述压制的压力为15MPa。
上述方法制备的二元掺杂二硼化镁超导块材在20K，1T时，临界电流密度Jc达到1×105A/cm2。
实施例3
本实施例制备石墨烯包覆纳米氧化镝的方法包括以下步骤：
步骤一、将乙酸镝溶于乙醇和丙酸的混合溶剂中，得到乙酸镝溶液，将所述乙酸镝溶液置于热解反应炉中，先在温度为120℃的条件下进行烘干处理，然后在潮湿的氧气气氛下，以升温速率为1℃/min继续升温至500℃，得到氧化镝纳米颗粒；所述混合溶剂中乙醇和丙酸的体积比为1:1；所述潮湿的氧气气氛中氧气的体积百分含量为99.4％，余量为水汽；
步骤二、将硝酸镝溶于叔丁基胺的水溶液中，然后置于水热反应釜中，经水热反应后得到氧化镝纳米柱；所述叔丁基胺的水溶液中叔丁基胺与水的体积比为1:10；所述水热反应的温度为220℃，所述水热反应的反应时间为1h。
步骤三、将氧化石墨烯加到去离子水和乙醇的混合溶剂中搅拌均匀，得到氧化石墨烯溶液；所述去离子水和乙醇的混合溶剂中去离子水和乙醇的体积比为1:100；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为10mg/mL；
步骤四、将步骤一中所述氧化镝纳米颗粒和步骤二中所述氧化镝纳米柱按1:3的质量比混合均匀后加到步骤三中所述氧化石墨烯溶液中，搅拌后过滤，得到滤渣，将所述滤渣置于热处理炉中，在惰性气体保护下，温度为800℃的条件下热处理0.5h，得到石墨烯包覆纳米氧化镝；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量与氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱混合物的总质量之比为 1:75；所述搅拌的速率为 1000r/min，搅拌的时间为2min。
同时，本实施例制备的石墨烯包覆纳米氧化镝可以进入二硼化镁晶格作为掺杂源，提高超导性能。
本实施例制备的石墨烯包覆纳米氧化镝应用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材，具体制备过程为：将镁粉、硼粉和石墨烯包覆纳米氧化镝按照镁、硼和镝的原子比为1:2:0.2的比例混合研磨，然后压制成块体，再将所述块体置于热处理炉中，在高纯氩气气氛保护下，温度为850℃的条件下热处理1h，得到二元掺杂二硼化镁超导块材；所述镁粉和硼粉的质量纯度均不小于99％，所述高纯氩气的质量纯度为99.99％；所述压制的压力为20MPa。
上述方法制备的二元掺杂二硼化镁超导块材在20K，1T时，临界电流密度Jc达到7×104A/cm2。
实施例4
本实施例制备石墨烯包覆纳米氧化镝的方法包括以下步骤：
步骤一、将乙酸镝溶于乙醇和丙酸的混合溶剂中，得到乙酸镝溶液，将所述乙酸镝溶液置于热解反应炉中，先在温度为120℃的条件下进行烘干处理，然后在潮湿的氧气气氛下，以升温速率为0.1℃/min继续升温至500℃，得到氧化镝纳米颗粒；所述混合溶剂中乙醇和丙酸的体积比为1:1；所述潮湿的氧气气氛中氧气的体积百分含量为94％，余量为水汽；
步骤二、将硝酸镝溶于氨基乙酸的水溶液中，然后置于水热反应釜中，经水热反应后得到氧化镝纳米柱；所述氨基乙酸的水溶液中氨基乙酸与水的体积比为1:8；所述水热反应的温度为220℃，所述水热反应的反应时间为8h。
步骤三、将氧化石墨烯加到去离子水和乙醇的混合溶剂中搅拌均匀，得到氧化石墨烯溶液；所述去离子水和乙醇的混合溶剂中去离子水和乙醇的体积比为1:100；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为3mg/mL；
步骤四、将步骤一中所述氧化镝纳米颗粒和步骤二中所述氧化镝纳米柱按1:2的质量比混合均匀后加到步骤三中所述氧化石墨烯溶液中，搅拌后过滤，得到滤渣，将所述滤渣置于热处理炉中，在惰性气体保护下，温度为600℃的条件下热处理3h，得到石墨烯包覆纳米氧化镝；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量与氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱混合物的总质量之比为1:85；所述搅拌的速率为800r/min，搅拌的时间为4min。
同时，本实施例制备的石墨烯包覆纳米氧化镝可以进入二硼化镁晶格作为掺杂源，提高超导性能。
本实施例制备的石墨烯包覆纳米氧化镝应用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材，具体制备过程为：将镁粉、硼粉和石墨烯包覆纳米氧化镝按照镁、硼和镝的原子比为1:2:0.15的比例混合研磨，然后压制成块体，再将所述块体置于热处理炉中，在高纯氩气气氛保护下，温度为700℃的条件下热处理2h，得到二元掺杂二硼化镁超导块材；所述镁粉和硼粉的质量纯度均不小于99％，所述高纯氩气的质量纯度为99.99％；所述压制的压力为15MPa。
上述方法制备的二元掺杂二硼化镁超导块材在20K，1T时，临界电流密度Jc达到1×105A/cm2。
实施例5
本实施例制备石墨烯包覆纳米氧化镝的方法包括以下步骤：
步骤一、将乙酸镝溶于乙醇和丙酸的混合溶剂中，得到乙酸镝溶液，将所述乙酸镝溶液置于热解反应炉中，先在温度为120℃的条件下进行烘干处理，然后在潮湿的氧气气氛下，以升温速率为10℃/min继续升温至500℃，得到氧化镝纳米颗粒；所述混合溶剂中乙醇和丙酸的体积比为1:1；所述潮湿的氧气气氛中氧气的体积百分含量为96％，余量为水汽；
步骤二、将硝酸镝溶于叔丁基胺的水溶液中，然后置于水热反应釜中，经水热反应后得到氧化镝纳米柱；所述叔丁基胺的水溶液中叔丁基胺与水的体积比为1:6；所述水热反应的温度为150℃，所述水热反应的反应时间为5h。
步骤三、将氧化石墨烯加到去离子水和乙醇的混合溶剂中搅拌均匀，得到氧化石墨烯溶液；所述去离子水和乙醇的混合溶剂中去离子水和乙醇的体积比为1:60；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为7mg/mL；
步骤四、将步骤一中所述氧化镝纳米颗粒和步骤二中所述氧化镝纳米柱按1:3的质量比混合均匀后加到步骤三中所述氧化石墨烯溶液中，搅拌后过滤，得到滤渣，将所述滤渣置于热处理炉中，在惰性气体保护下，温度为700℃的条件下热处理4h，得到石墨烯包覆纳米氧化镝；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量与氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱混合物的总质量之比为1:50；所述搅拌的速率为300r/min，搅拌的时间为8min。
同时，本实施例制备的石墨烯包覆纳米氧化镝可以进入二硼化镁晶格作为掺杂源，提高超导性能。
本实施例制备的石墨烯包覆纳米氧化镝应用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材，具体制备过程为：将镁粉、硼粉和石墨烯包覆纳米氧化镝按照镁、硼和镝的原子比为1:2:0.1的比例混合研磨，然后压制成块体，再将所述块体置于热处理炉中，在高纯氩气气氛保护下，温度为850℃的条件下热处理3h，得到二元掺杂二硼化镁超导块材；所述镁粉和硼粉的质量纯度均不小于99％，所述高纯氩气的质量纯度为99.99％；所述压制的压力为20MPa。
上述方法制备的二元掺杂二硼化镁超导块材在20K，1T时，临界电流密度Jc达到9×104A/cm2。
实施例6
本实施例制备石墨烯包覆纳米氧化镝的方法包括以下步骤：
步骤一、将乙酸镝溶于乙醇和丙酸的混合溶剂中，得到乙酸镝溶液，将所述乙酸镝溶液置于热解反应炉中，先在温度为120℃的条件下进行烘干处理，然后在水汽分压为2000Pa的潮湿的氧气气氛下，以升温速率为7.5℃/min继续升温至500℃，得到氧化镝纳米颗粒；所述混合溶剂中乙醇和丙酸的体积比为 1:1；所述潮湿的氧气气氛中氧气的体积百分含量为98％，余量为水汽；
步骤二、将硝酸镝溶于氨基乙酸的水溶液中，然后置于水热反应釜中，经水热反应后得到氧化镝纳米柱；所述氨基乙酸的水溶液中氨基乙酸与水的体积比为1:7；所述水热反应的温度为200℃，所述水热反应的反应时间为7h。
步骤三、将氧化石墨烯加到去离子水和乙醇的混合溶剂中搅拌均匀，得到氧化石墨烯溶液；所述去离子水和乙醇的混合溶剂中去离子水和乙醇的体积比为1:80；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为10mg/mL；
步骤四、将步骤一中所述氧化镝纳米颗粒和步骤二中所述氧化镝纳米柱按1:1的质量比混合均匀后加到步骤三中所述氧化石墨烯溶液中，搅拌后过滤，得到滤渣，将所述滤渣置于热处理炉中，在惰性气体保护下，温度为800℃的条件下热处理2h，得到石墨烯包覆纳米氧化镝；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量与氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱混合物的总质量之比为1:65；所述搅拌的速率为1000r/min，搅拌的时间为5min。
同时，本实施例制备的石墨烯包覆纳米氧化镝可以进入二硼化镁晶格作为掺杂源，提高超导性能。
本实施例制备的石墨烯包覆纳米氧化镝应用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材，具体制备过程为：将镁粉、硼粉和石墨烯包覆纳米氧化镝按照镁、硼和镝的原子比为1:2:0.07的比例混合研磨，然后压制成块体，再将所述块体置于热处理炉中，在高纯氩气气氛保护下，温度为800℃的条件下热处理2h，得到二元掺杂二硼化镁超导块材；所述镁粉和硼粉的质量纯度均不小于99％，所述高纯氩气的质量纯度为99.99％；所述压制的压力为15MPa。
上述方法制备的二元掺杂二硼化镁超导块材在20K，1T时，临界电流密度Jc达到8×104A/cm2。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将乙酸镝溶于乙醇和丙酸的混合溶剂中，得到乙酸镝溶液，将所述乙酸镝溶液置于热解反应炉中，先在温度为120℃的条件下进行烘干处理，然后在潮湿的氧气气氛下，以升温速率为0.1℃/min～10℃/min继续升温至500℃，得到氧化镝纳米颗粒；所述混合溶剂中乙醇和丙酸的体积比为1:1；
步骤二、将硝酸镝溶于叔丁基胺的水溶液或者氨基乙酸的水溶液中，然后置于水热反应釜中，经水热反应后得到氧化镝纳米柱；所述叔丁基胺的水溶液中叔丁基胺与水的体积比为1:(4～10)；所述氨基乙酸的水溶液中氨基乙酸与水的体积比为1:(4～10)；
步骤三、将氧化石墨烯加到去离子水和乙醇的混合溶剂中搅拌均匀，得到氧化石墨烯溶液；所述去离子水和乙醇的混合溶剂中去离子水和乙醇的体积比为1:(50～100)；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为0.5mg/mL～10mg/mL；
步骤四、将步骤一中所述氧化镝纳米颗粒和步骤二中所述氧化镝纳米柱按1:(1～3)的质量比混合均匀后加到步骤三中所述氧化石墨烯溶液中，搅拌后过滤，得到滤渣，将所述滤渣置于热处理炉中，在惰性气体保护，温度为400℃～800℃的条件下热处理0.5h～5h，得到石墨烯包覆纳米氧化镝。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，步骤一中所述升温速率为1℃/min～5℃/min。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，步骤一中所述潮湿的氧气气氛中氧气的体积百分含量为94％～99.4％，余量为水汽。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，步骤二中所述水热反应的温度为120℃～220℃，所述水热反应的反应时间为1h～10h。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，步骤四中所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量与氧化镝纳米颗粒和氧化镝纳米柱混合物的总质量之比为1:(50～100)。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法，其特征在于，步骤四中所述搅拌的速率为100r/min～1000r/min，搅拌的时间为2min～10min。
7.一种如权利要求1～6中任一项权利要求所述方法制备的石墨烯包覆纳米氧化镝的应用，其特征在于，所述墨烯包覆纳米氧化镝用于制备二元掺杂二硼化镁超导块材，具体制备过程为：将镁粉、硼粉和石墨烯包覆纳米氧化镝按照镁、硼和镝的原子比为1:2:(0.01～0.2)的比例混合研磨，然后压制成块体，再将所述块体置于热处理炉中，在高纯氩气气氛保护，温度为750℃～850℃的条件下热处理1h～3h，得到二元掺杂二硼化镁超导块材。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述镁粉和硼粉的质量纯度均不小于99％，所述高纯氩气的质量纯度为99.99％。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述压制的压力为10MPa～20MPa。
CN201610623761.1A 2016-08-02 2016-08-02 一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法及其应用 Active CN106315656B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610623761.1A CN106315656B (zh) 2016-08-02 2016-08-02 一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610623761.1A CN106315656B (zh) 2016-08-02 2016-08-02 一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106315656A true CN106315656A (zh) 2017-01-11
CN106315656B CN106315656B (zh) 2018-01-02

Family

ID=57739630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610623761.1A Active CN106315656B (zh) 2016-08-02 2016-08-02 一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106315656B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107385375A (zh) * 2017-06-28 2017-11-24 中国航发北京航空材料研究院 一种石墨烯改性的残余应力敏感涂层的制备方法
CN110891922A (zh) * 2017-07-07 2020-03-17 伊格尔博格曼德国有限公司 封入含石墨烯材料中的粒状载体材料和滑动元件的制造方法、以及滑动元件、滑环密封件和轴承装置
CN115007132A (zh) * 2022-06-29 2022-09-06 南京工业大学 一种碳纳米管负载氧化镝催化剂及其制备方法与应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101665503A (zh) * 2009-05-08 2010-03-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 稀土配合物、稀土氧化物及其制备方法
CN103066292A (zh) * 2013-01-30 2013-04-24 同济大学 石墨烯/稀土氧化物纳米复合材料、制备方法及其应用
JP2015030663A (ja) * 2013-08-05 2015-02-16 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． ジスプロシウム酸化物ナノ粒子およびその合成方法
CN105502467A (zh) * 2014-09-22 2016-04-20 常州市卓群纳米新材料有限公司 一种纳米氧化镝的制备方法
CN105753486A (zh) * 2016-05-09 2016-07-13 陈建峰 一种复合二硼化镁超导体的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101665503A (zh) * 2009-05-08 2010-03-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 稀土配合物、稀土氧化物及其制备方法
CN103066292A (zh) * 2013-01-30 2013-04-24 同济大学 石墨烯/稀土氧化物纳米复合材料、制备方法及其应用
JP2015030663A (ja) * 2013-08-05 2015-02-16 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． ジスプロシウム酸化物ナノ粒子およびその合成方法
CN105502467A (zh) * 2014-09-22 2016-04-20 常州市卓群纳米新材料有限公司 一种纳米氧化镝的制备方法
CN105753486A (zh) * 2016-05-09 2016-07-13 陈建峰 一种复合二硼化镁超导体的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
G.Z.LI等: "Enhanced higher temperature (20–30K) transport properties and irreversibility field in nano-Dy2O3doped advanced internal Mg infiltration processed MgB2composites", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 *
JUN-GILL KANG等: "Synthesis and characterization of Dy(OH)3and Dy2O3 nanorods and nanosheets", 《CERAMICS INTERNATIONAL》 *
X.F.PAN等: "Effect of Rare-Earth Oxides Doping on the Superconductivity and Flux Pinning of MgB2 Superconductor", 《J SUPERCOND NOV MAGN》 *
YANHUA ZHU等: "Hydrothermal Synthesis of Ln(OH)3 Nanorods and the Conversion to Ln2O3(Ln = Eu, Nd, Dy) Nanorods via Annealing Process", 《JOURNAL OF NANOMATERIALS》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107385375A (zh) * 2017-06-28 2017-11-24 中国航发北京航空材料研究院 一种石墨烯改性的残余应力敏感涂层的制备方法
CN107385375B (zh) * 2017-06-28 2020-06-30 中国航发北京航空材料研究院 一种石墨烯改性的残余应力敏感涂层的制备方法
CN110891922A (zh) * 2017-07-07 2020-03-17 伊格尔博格曼德国有限公司 封入含石墨烯材料中的粒状载体材料和滑动元件的制造方法、以及滑动元件、滑环密封件和轴承装置
CN110891922B (zh) * 2017-07-07 2022-08-16 伊格尔博格曼德国有限公司 封入含石墨烯材料中的粒状载体材料和滑动元件的制造方法、以及滑动元件、滑环密封件和轴承装置
CN115007132A (zh) * 2022-06-29 2022-09-06 南京工业大学 一种碳纳米管负载氧化镝催化剂及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106315656B (zh) 2018-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111097414B (zh) 一种多孔材料负载超细纳米零价铁的简单方法
Mou et al. Cu-Cu bonding enhancement at low temperature by using carboxylic acid surface-modified Cu nanoparticles
CN104860306B (zh) 一种高度有序介孔石墨烯材料的制备方法
CN106315656B (zh) 一种石墨烯包覆纳米氧化镝的制备方法及其应用
CN106898432A (zh) 一种石墨烯钇铌铜超导材料的制备方法
CN105931750A (zh) 石墨烯包覆硼粉制备二硼化镁超导线材的方法
Zhang et al. Carbon materials-functionalized tin dioxide nanoparticles toward robust, high-performance nitrogen dioxide gas sensor
Gao et al. In situ controllable synthesis of magnetite nanocrystals/CoSe2 hybrid nanobelts and their enhanced catalytic performance
CN113353917B (zh) 自支撑二维介孔纳米材料的可控制备方法
Fallah-Arani et al. Enhancement in the performance of BSCCO (Bi-2223) superconductor with functionalized TiO2 nanorod additive
CN107611359A (zh) 锂离子电池Ni‑NiO/石墨烯复合负极材料的制备方法
CN112863894A (zh) 一种碳纳米管复合材料的制备方法
Prakash et al. One-step solution auto-combustion process for the rapid synthesis of crystalline phase iron oxide nanoparticles with improved magnetic and photocatalytic properties
Fallah-Arani et al. Bi-2223 superconductor ceramics added with cubic-shaped TiO2 nanoparticles: Structural, microstructural, magnetic, and vortex pinning studies
Ranot et al. Solution-processed nanometers thick amorphous carbon-coated boron as an efficient precursor for high-field performance of MgB2
CN108658038A (zh) 一种基于LiAlH4的储氢材料及其制备方法
CN108706568A (zh) 一种氮掺杂多孔中空碳纳米胶囊材料的制备方法及制备的材料
Dong et al. Room-temperature solution synthesis of Ag 2 Te hollow microspheres and dendritic nanostructures, and morphology dependent thermoelectric properties
KR101581331B1 (ko) 초음파를 이용한 마이크로-나노 크기를 가지는 금속 또는 금속산화물의 제조방법 및 그에 의해 제조된 금속 또는 금속 산화물
Shadab et al. Tuning of superconductivity of bulk MgB2 by ball milling and sieving the boron precursor
CN109019699A (zh) 一种棒状四氧化三铁粒子负载生物炭复合材料的制备方法
Yu et al. Magnetically separable Fe 2 O 3/gC 3 N 4 nanocomposites with cocoon-like shape: magnetic properties and photocatalytic activities
Cai et al. Significant enhancement of critical current density in Gly-doped MgB2 bulk by tailoring the formation of MgO
CN110229005B (zh) 一种超导新材料及其制备方法
CN111774063A (zh) 一种高氯酸铵热分解催化材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant