專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，屬于納米粉體制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鐵電BST(Bai_xSrxTi03，0彡1)陶瓷材料由于其高介電常數(shù)、居里溫度可調(diào)等優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用在各種電子陶瓷器件中，例如各種壓電傳感器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM) 和相移器等。由于它在室溫附近工作，不需要致冷裝置，極大地降低了生產(chǎn)紅外探測(cè)器的成本。由此類(lèi)材料制作的非致冷紅外焦平面探測(cè)器具有室溫下工作、響應(yīng)頻譜寬、響應(yīng)速度快、可全天候工作、低成本、低功耗、長(zhǎng)壽命、小型化、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前紅外焦平面成像技術(shù)中最引人注目的技術(shù)突破之一。為了獲得介電、熱釋電等性能優(yōu)異的BST陶瓷材料，化學(xué)組成均勻、超細(xì)BST粉體的制備是最關(guān)鍵的因素之一。近年來(lái)，人們采用了各種液相法來(lái)制備納米BST粉體。與一般的固相反應(yīng)法制備粉體相比，液相法具有各組元混合均勻性好、反應(yīng)活性高、容易得到細(xì)粉體等優(yōu)點(diǎn)。但是目前的各種液相法存在一些難以克服的缺點(diǎn)而大大限制了其實(shí)際應(yīng)用， 例如共沉淀法制備的粉體團(tuán)聚較為嚴(yán)重，而且難以除去雜質(zhì)離子；水熱法難以得到化學(xué)計(jì)量比的粉體；一般的溶膠-凝膠法，獲得的粉體粒徑較大、團(tuán)聚度較大。因此，探索既能夠減小粉體粒徑、增加粉體均勻性，又能夠保證化學(xué)計(jì)量比，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單又實(shí)用的BST納米粉體的制備方法成為本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)制備的BST粉體存在粒徑大、分布不均勻、團(tuán)聚大、化學(xué)計(jì)量比不易控制等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，使制備的粉體顆粒度小、分布均勻、團(tuán)聚輕，且制備工藝簡(jiǎn)單又實(shí)用，以滿(mǎn)足目前微型化、小型化和集成化器件對(duì)BST 粉體原料的要求。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，包括如下步驟a)將乙二醇加入鈦酸四丁酯中，攪拌至澄清；b)將檸檬酸(CA)加入步驟a)配制的溶液中，加水?dāng)嚢柚脸吻?；c)將碳酸鋇、碳酸鍶粉末按BahSrxTiO3的化學(xué)計(jì)量比混合并研磨，并將此混合粉末加入步驟b)的溶液中，再滴入濃硝酸，攪拌直至碳酸鹽溶解，得到透明淺棕色溶液；d)將步驟C)制備的淺棕色溶液加熱，使其形成溶膠狀物質(zhì)；e)將步驟d)獲得的溶膠狀物質(zhì)放入烘箱，在120 150°C保溫20 60小時(shí)，使形成黑色的粘性樹(shù)脂；f)將步驟e)得到的黑色粘性樹(shù)脂碳化，得到前驅(qū)物；g)將步驟f)得到的前驅(qū)物煅燒，即得到BST納米粉體。步驟a)中的乙二醇與鈦酸四丁酯的摩爾比推薦為10 1 40 1。
步驟b)中的檸檬酸與步驟c)中的總金屬離子的摩爾比推薦為2. 5 1 5 1。步驟b)中水的加入量推薦按每克CA加入0. 1 1. Oml水。步驟c)中濃硝酸的加入量推薦按每IOOml溶液滴入0. 1 0. 2ml濃硝酸。步驟d)中的加熱推薦為油浴加熱。步驟d)中的加熱溫度推薦為50 60°C，加熱時(shí)間推薦為1 4小時(shí)。步驟f)中的碳化條件推薦為在280 320°C處理1 4小時(shí)。步驟g)中的煅燒條件推薦為在800 900°C煅燒1 4小時(shí)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的方法制備的納米粉體具有粒徑小(15 25nm)、團(tuán)聚較低、組成均勻等優(yōu)點(diǎn)，能滿(mǎn)足均勻納米粉體的制備需求；且本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，制備周期短，使用的原料價(jià)廉易得，無(wú)需特殊設(shè)備，適合規(guī)模化生產(chǎn)，有望獲得工業(yè)化應(yīng)用。


圖1為實(shí)施例1制得的鈦酸鍶鋇粉體的XRD圖譜，其中a為在900°C煅燒2小時(shí)獲得的粉體，b為在800°C煅燒2小時(shí)獲得的粉體；圖2為實(shí)施例1制得的鈦酸鍶鋇粉體的TEM圖；圖3為實(shí)施例2制得的鈦酸鍶鋇粉體的TEM圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)、完整地說(shuō)明。實(shí)施例1取0. Imol的鈦酸四丁酯，并加入2. Omol乙二醇，充分?jǐn)嚢柚脸吻?；?. 5mol的CA 粉末，緩慢加入上述溶液中，并滴入48ml水(以每克CA加入0. 5ml水計(jì)算)，充分?jǐn)嚢柚钡剿蠧A溶解后得到澄清溶液；按照Baa7ciSra3tlTiO3稱(chēng)取化學(xué)計(jì)量比的碳酸鋇、碳酸鍶粉末在研缽中混合并研磨，將此混合粉末緩慢加入上述澄清溶液中，并滴入少量濃硝酸(以每 IOOml溶液滴入3滴計(jì)算)，充分?jǐn)嚢柚钡剿刑妓猁}溶解，得到透明淺棕色溶液，將上述淺棕色溶液于55°C油浴加熱2h，形成溶膠狀物質(zhì)；將上述溶膠狀物質(zhì)放入烘箱，于140°C保溫 20h，最終成為黑色的粘性樹(shù)脂；將此黑色粘性樹(shù)脂于300°C下碳化2h，得到前驅(qū)物；將得到的前驅(qū)物分成兩等份，一份在800°C煅燒2小時(shí)，另一份在900°C煅燒2小時(shí)。將不同煅燒條件獲得的BST粉體，用RAX-10衍射儀進(jìn)行其物相分析，得到的XRD 圖譜見(jiàn)圖1所示。由圖1可見(jiàn)在800°C煅燒2小時(shí)就可以獲得純相BST粉體，同時(shí)，從衍射峰的寬化可以看出，由此方法合成的粉體較細(xì)。圖2為本實(shí)施例制得的鈦酸鍶鋇粉體的TEM圖。由圖2可見(jiàn)所制備的鈦酸鍶鋇粉體的粒徑小，為20 25nm左右，與XRD的計(jì)算結(jié)果接近，且粉體分布均勻，團(tuán)聚度很低。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處僅在于檸檬酸與總金屬離子的摩爾比(CA/M)為 5.0，其余內(nèi)容同實(shí)施例1中所述。圖3為本實(shí)施例制得的鈦酸鍶鋇粉體的TEM圖。由圖3可見(jiàn)所制備的鈦酸鍶鋇粉體的粒徑很小，為15 25nm左右，與XRD的計(jì)算結(jié)果接近，粉體分布均勻，團(tuán)聚度很低。
綜上所述，采用本發(fā)明的方法制備的納米粉體粒度小、團(tuán)聚輕、分布均勻，且該方法工藝簡(jiǎn)單、周期短、原料價(jià)廉易得、無(wú)需特殊設(shè)備，適合規(guī)?；a(chǎn)，有望獲得工業(yè)化應(yīng)用。有必要在此指出的是以上實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，其特征在于，包括如下步驟a)將乙二醇加入鈦酸四丁酯中，攪拌至澄清；b)將檸檬酸(CA)加入步驟a)配制的溶液中，加水?dāng)嚢柚脸吻?；c)將碳酸鋇、碳酸鍶粉末按BahSrxTiO3的化學(xué)計(jì)量比混合并研磨，并將此混合粉末加入步驟b)的溶液中，再滴入濃硝酸，攪拌直至碳酸鹽溶解，得到透明淺棕色溶液；d)將步驟c)制備的淺棕色溶液加熱，使其形成溶膠狀物質(zhì)；e)將步驟d)獲得的溶膠狀物質(zhì)放入烘箱，在120 150°C保溫20 60小時(shí)，使形成黑色的粘性樹(shù)脂；f)將步驟e)得到的黑色粘性樹(shù)脂碳化，得到前驅(qū)物；g)將步驟f)得到的前驅(qū)物煅燒，即得BST納米粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，其特征在于步驟a)中的乙二醇與鈦酸四丁酯的摩爾比為10 1 40 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，其特征在于步驟b)中的檸檬酸與步驟c)中的總金屬離子的摩爾比為2. 5 1 5 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，其特征在于步驟b)中水的加入量按每克CA加入0. 1 1. Oml水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，其特征在于步驟c)中濃硝酸的加入量按每IOOml溶液滴入0. 1 0. 2ml濃硝酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，其特征在于步驟d)中的加熱為油浴加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，其特征在于步驟d)中的加熱溫度為50 60°C，加熱時(shí)間為1 4小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，其特征在于步驟f)中的碳化是指在280 320°C碳化處理1 4小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，其特征在于步驟g)中的煅燒是指在800 900°C煅燒1 4小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備鈦酸鍶鋇納米粉體的方法，其包括如下步驟將乙二醇加入鈦酸四丁酯中，攪拌至澄清；將檸檬酸加入配制的溶液中，加水?dāng)嚢柚脸吻?；將碳酸鋇、碳酸鍶粉末按Ba1-xSrxTiO3的化學(xué)計(jì)量比混合、研磨并加入上述溶液中，再滴入濃硝酸，攪拌得到透明淺棕色溶液；加熱，使形成溶膠狀物質(zhì)；放入烘箱，使形成黑色的粘性樹(shù)脂；碳化，得到前驅(qū)物；煅燒，即得。采用本發(fā)明方法制備的納米粉體具有粒徑小、團(tuán)聚較低、組成均勻等優(yōu)點(diǎn)，能滿(mǎn)足均勻納米粉體的制備需求；且本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，制備周期短，使用的原料價(jià)廉易得，無(wú)需特殊設(shè)備，適合規(guī)模化生產(chǎn)，有望獲得工業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號(hào)C04B35/626GK102241509SQ20111013811
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者姚春華, 毛朝梁, 王根水, 董顯林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所