[发明专利]一种无水硫铝酸锶正交与立方相晶型调控的方法

说明书

本发明公开一种无水硫铝酸锶（Sr₄Al₆SO₁₆）正交与立方相晶型调控的方法，该方法在无水硫铝酸锶合成的过程中掺加Fe³⁺离子，通过Fe³⁺离子的掺加量控制无水硫铝酸锶高温立方亚稳相和低温正交稳定相的含量。本发明利用外加离子破坏晶格的周期势场，使晶格发生畸变，从而阻碍降温过程中高温立方相向低温正交相的转变，成功地将高温立方结构保留至室温环境；而且通过调整Fe³⁺离子取代Al³⁺离子的比例，可以准确控制两种晶型的转变过程。整个制备工艺基于固相烧结，工艺简单，操控性强，对两种晶型Sr₄Al₆SO₁₆的物理性能研究与相关相变材料的晶型调控有重要的推动作用。

技术领域

本发明公开了一种无水硫铝酸锶晶型的调控方法，具体涉及一种有效控制无水硫铝酸锶正交相与立方相两种晶型转变的方法，属于相变材料制备与应用技术领域。

背景技术

无水硫铝酸锶Sr₄Al₆SO₁₆属于方钠石结构，理想的方钠石（M₄(T₆O₁₂)X）属于体心立方结构，晶胞参数约9 Å。在该分子式中，M为低化合价金属阳离子，比如Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Sr²⁺等；T为高化合价金属阳离子，常见的有Al³⁺、Si⁴⁺等；X为单原子阴离子或阴离子团，比如Cl^-、SO₄^2-、WO₄^2-、MoO₄^2-、CrO₄^2-等（Crystal Growth & Design, 2014, 14(10):5158-5163.）。M₄(T₆O₁₂)X晶体的骨架结构是以氧节点相连的TO₄四面体组成的多孔框架，在这个框架里四个TO₄四面体互相连接构成四元环状，在平行c轴的方向上形成竖井孔，在1/2c₀和c₀处填充着X（单原子阴离子或阴离子团）。除此之外，在四元环状竖井孔之间的每个方角处又有一对TO₄四面体相连，从而构成六个TO₄四面体连成的六元环状。二价M离子存在于形成的六元环状的中心位置，并以离子键分别与TO₄四面体和X相连接。无水硫铝酸锶（Sr₄Al₆SO₁₆）属于M₄T₆SO₁₆中的一种，有低温正交稳定相（空间群Pcc2）和高温立方亚稳相（空间群涉及I23，I-43m，I4₁32，优选为I23）两种晶型，转变温度为252 ℃（Journal Ceramic Society Japan,2017, 125(4):364-370.）。在常温常压下，Sr₄Al₆SO₁₆的立方相不能稳定存在，一般以正交相存在。目前国内外针对Sr₄Al₆SO₁₆的晶相调控研究相对较少，如何在室温下保留立方相和实现正交与立方相含量的有效控制是一个尚待解决的难题。

发明内容