补充:在流程1中若添加氨水后仍有不融颗粒,可以尝试添加更多的水
介绍&前言: 自20世纪上半叶超导材料被发现以来,具有更高超导转变温度的材料不断被发明,在近些年陷入瓶颈。其中应用广泛的超导体有:YBCO 和 BSCCO。本文主要介绍YBCO煅烧材料的准备流程。
材料:
硝酸
碳酸钡
硝酸钇
硝酸铜
氨水
柠檬酸一水合物
原理简述:
制造YBCO超导体首先要得到其组分中的金属元素的氧化物。在各种制造方法中,分解金属离子化合物溶液制取的材料最为均一,煅烧后相纯度高。本文所采用的方法是:首先制造金属硝酸盐与柠檬酸的混合溶液,然后使其与氨水反应产生铵的络合物与柠檬酸铵和硝酸铵,最后加热使柠檬酸铵和硝酸铵发生燃烧,放热,分解金属与铵的络合物产生均一的金属氧化物的混合物。
流程:
向容量为一升的烧杯中添加127g 20%硝酸,置于电磁搅拌器上,开始搅拌。接着缓慢添加39.47g碳酸钡,搅拌5min。由于硝酸钡溶解度较小,此时应有白色沉淀,不必使其全部溶解。随后添加56.26g硝酸铜,38.3008g硝酸钇六水合物,搅拌5min,悬浊液均一后添加126.10g柠檬酸一水合物,搅拌5min。带好密封不透气的护目镜,防毒面具(选),缓慢加入氨水,不断测量酸碱度,使溶液中和,在此过程中溶液放出大量热并变成深蓝色(如下图)
2. 持续搅拌30min,取样,若无意外情况应无固体颗粒物,即溶液澄清。停止搅拌,取另外一只1000ml的石英烧杯,加入100ml该样品,加强热,使溶液沸腾。当溶液变粘稠,沸腾速度突然变慢,立即远离或带上能够对氨气进行防护的防毒面具与眼镜。数分钟后溶液会开始燃烧产生柱状棕色蓬松物质,放出大量氨气。等待5min以上,不要停止加热,直到观察到没有燃烧所产生的红光,撤去热源,自然冷却。(见下图与视频)
460.mp4 点击下载
3. 冷却后用玻璃棒搅碎生成的蓬松固体,取出,重复以上操作直至固体耗尽。全部反应完后得到固体物质如下图所示:
后言:
千万不要在没有通风橱的室内烧液体,不然可能会吸入过量氨气并且氨气的味道很难闻。在拍上面的视屏的时候我的眼睛因氨气浓度过高而刺痛,睁不开,随后立即远离了。初次以外,尽量使用石英烧杯,不然可能会像下图一样:
参考文章:XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/article/10.1088/0022-3727/21/1/036/pdf
[修改于 8个月1天前 - 2024/03/24 21:35:45]
后面的 900 多度通氧程序降温煅烧褪火 OP 有炉子不,兴奋.jpg
一直想自己 DIY 个管式炉,苦于没有场地未能如愿
通氧气煅烧是个麻烦事,这个楼主打算用管式炉嘛,之前看别人做,容易出现渗氧不够的情况
样品粉末第一次烧结,温度920摄氏度,维持10小时,降温速率50摄氏度/h,持续通入4:1 氧气:氩气 混合气体,升温速率不限。找的代烧,80元一炉,远比自己买一个划算
不错的实验和选题,支持一波,期待产物
第一轮烧结后压好的样品
样品在快递路上又碎了一点,挑了几块大的如下图所示
经过测量,最大的一块类圆形样品电阻在10欧姆左右,符合YBCO超导相在常温下的特性(借的别人的万用表测量,还回去的时候忘记拍照了,只有下面一个大致估测导电性的视频)
71.mp4 点击下载
经过XRM测试,出现了肉眼可见的问题。Y123相的峰应该在32.5度附近,可测试结果中在24度出现了一个较大的峰,后面的杂峰较多
经过XRM测试,出现了肉眼可见的问题。Y123相的峰应该在32.5度附近,可测试结果中在24度出现了...
随便搜了个 YBCO 的 XRD,怎么感觉对不上的样子,你们的样品是混合物么,还是你们把烧结后的样品块直接放上去扫 XRD 了没碾成粉末?
没看你给的参考文献,文献里的 XRD 跟你们扫出来对得上不?
经过检索,测得的XRD结果是标准的碳酸钡。样品经过长时间放置与二氧化碳反应产生碳酸钡,未经过打磨直接测试导致以下结果
第二次测试去除了表面的碳酸钡,同时更新了一下pdf库。结果如下:
在渗氧充足的情况下应含YBa2Cu3O7, 而本样品大部分由YBa2Cu3O6.7构成,说明渗氧不足。为此,对渗氧工艺进行改进:
参考XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXXXXXml,YBCO超导体在500摄氏度左右吸氧,500摄氏度以上放氧,所以在渗氧段单独延长样品在500摄氏度的持续时间至24h
11 Nov 2024更新
上个学期测试了几次之后因为某些原因停了一阵子,这学期回来申请社团经费和试剂又花了不少时间,近来一个月终于能再次开工。这次打算用硝酸和氧化钇,氧化铜,碳酸钡先制取 Y:Ba:Cu 为1:2:3 的混合溶液,然后再重复之前的实验步骤。硝酸铜这种带硝酸根的固体有点难申请采购。
先展示一下图片,之后接着更新
加热溶解:
混合但没加热的一瓶,瓶底是氧化铜沉淀
时段 | 个数 |
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