專利名稱：一種鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用常壓回流技術(shù)合成鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的新技術(shù)。
背景技術(shù)：
鈣鈦礦型復(fù)合氧化物由于具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)及易于摻雜改性而具有介電、鐵電、鐵磁、 壓電、熱電、催化特、超導(dǎo)、熒光、巨磁電阻等特性；另一方面，中空納米材料具有高比表面積、低密度、低熱膨脹系數(shù)、低折光率和良好的表面滲透性等特點(diǎn)。鈣鈦礦型復(fù)合氧化物由于其結(jié)構(gòu)可控、熱穩(wěn)定性好、催化效率高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為現(xiàn)代電子、機(jī)械、化工、 航天、通訊和家電等眾多領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的制備方法有模板法和非模板法。模板法制備中空納米材料作為一種有效且廣泛綜合的方法，存在一定的缺點(diǎn)，傳統(tǒng)移除模板的方法需要多個(gè)步驟且能量消耗很大，與此相關(guān)的成本和冗長(zhǎng)的合成程序等缺點(diǎn)阻礙了大規(guī)模合成應(yīng)用，相比之下，不使用模板制備空心結(jié)構(gòu)的方法，而且采用一鍋(一步到位)的合成方法更具有吸引力。同時(shí)當(dāng)前制備鈣鈦礦復(fù)合氧化物中空納米顆粒多數(shù)采用高溫高壓的水熱法，由于水熱法反應(yīng)溫度高，壓力大，不連續(xù)等特點(diǎn)，使得該方法大規(guī)模生產(chǎn)受到了限制。 到目前為止，還沒有在水體系通過(guò)常壓回流制備鈣鈦礦復(fù)合氧化物中空納米顆粒。本發(fā)明提供了一種工藝簡(jiǎn)單，易于控制，更為安全有效并且可實(shí)現(xiàn)規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)的常壓回流法制備鈣鈦礦復(fù)合氧化物中空納米材料的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的制備方法，具體涉及一種常壓回流合成鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的制備技術(shù)。其特征在于包括如下步驟步驟一、在攪拌條件下，將原料鋇或鍶的化合物和鋯或鉿的化合物以摩爾比 0. 5 1. 6溶解于去離子水中，得到前驅(qū)體溶液。步驟二、配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 70%的氫氧化鉀溶液或懸濁液。步驟三、將氫氧化鉀水溶液或懸濁液加入到步驟(1)制備的溶液中，攪拌0. 5小時(shí)，得到白色渾濁液。步驟四、將步驟三制備的白色渾濁液加入到聚四氟乙烯三頸燒瓶中，把聚四氟乙烯三頸燒瓶置于120 220°C恒溫硅油浴中常壓回流1小時(shí)以上。步驟五、將步驟四所得樣品分別用去離子水、冰醋酸、無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌，離心，烘干后得到白色粉末狀。本發(fā)明制備方法所得鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的結(jié)構(gòu)和物相通過(guò)透射電鏡(TEM)、X-射線衍射(XRD)、X-射線電子能譜等分析表征得到確證。


圖1為本發(fā)明制備方法所制得的鋯酸鋇中空納米球的XRD譜圖；圖2為本發(fā)明制備方法所制得的鋯酸鋇中空納米球的TEM照片圖；圖3為本發(fā)明制備方法所制得的鉿酸鋇中空納米球的XRD譜圖；圖4為本發(fā)明制備方法所制得的鉿酸鋇中空納米球的TEM照片圖；圖5為本發(fā)明制備方法所制得的鋯酸鍶中空納米立方的XRD譜圖；圖6為本發(fā)明制備方法所制得的鋯酸鍶中空納米立方的TEM照片圖；圖7為本發(fā)明制備方法所制得的鉿酸鍶中空納米立方的XRD譜圖；圖8為本發(fā)明制備方法所制得的鉿酸鍶中空納米立方的TEM照片圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1制備鈣鈦礦復(fù)合氧化物鋯酸鋇中空納米材料，其工藝方法如下1.在攪拌的情況下，將0. 96g硝酸鋇和1. 076g八水合氧氯化鋯溶于IOml去離子水中，得到前驅(qū)體溶液。2.將40g氫氧化鉀溶于40ml去離子水中，配制成質(zhì)量百分比為50%的氫氧化鉀溶液。3.將步驟2中配制的氫氧化鉀水溶液加入到步驟1制備的前軀體溶液中，攪拌 0.5小時(shí)，得到白色渾濁液。4.將步驟3制備的白色渾濁液加入到聚四氟乙烯三頸燒瓶中，在攪拌下置于 200°C的導(dǎo)熱硅油浴常壓加熱回流反應(yīng)12小時(shí)。5.反應(yīng)結(jié)束后，分別用去離子水、冰醋酸、無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌反應(yīng)產(chǎn)物，離心，烘干后得到乳白色粉體。經(jīng)XRD (參見圖1)和TEM(參見圖2)表征，本實(shí)施例所得鈣鈦礦復(fù)合氧化物為鋯酸鋇，鋯酸鋇中空納米球粒徑為80-150nm。實(shí)施例2制備鈣鈦礦復(fù)合氧化物鉿酸鋇中空納米材料。在步驟1的前軀體制備中，選用將0. 96g硝酸鋇溶于5. 22ml濃度為0. 6352g/L的四氯化鉿溶液中，得到前驅(qū)體溶液。余同實(shí)施例1。經(jīng)XRD (參見圖3)和TEM(參見圖4)表征，本實(shí)施例所得鈣鈦礦復(fù)合氧化物為鉿酸鋇，鉿酸鋇中空納米球粒徑為100-150nm。實(shí)施例3制備鈣鈦礦復(fù)合氧化物鋯酸鍶中空納米材料。1.在步驟1的前軀體制備中，將0. 776g硝酸鍶和1. 076g八水合氧氯化鋯溶于 IOml去離子水中，得到前驅(qū)體溶液。2.在步驟2的氫氧化鉀濃度配制中，稱量80g氫氧化鉀加入40ml去離子水中，配制成含氫氧化鉀67. 8%的懸濁液。余同實(shí)施例1。經(jīng)XRD (參見圖5)和TEM(參見圖6)表征，本實(shí)施例所得鈣鈦礦復(fù)合氧化物為鋯酸鍶，鋯酸鍶中空納米立方粒徑為300-500nm。實(shí)施例4
制備鈣鈦礦復(fù)合氧化物鉿酸鍶中空納米材料。在步驟1的前軀體制備中，將0. 582g硝酸鍶溶于3. 9ml濃度為0. 6352g/L的四氯化鉿溶液中，得到前驅(qū)體溶液。余同實(shí)施例3。經(jīng)XRD (參見圖7)和TEM(參見圖8)表征，本實(shí)施例所得鈣鈦礦復(fù)合氧化物為鉿酸鍶，鉿酸鍶中空納米立方粒徑為100-150nm。
權(quán)利要求
1.一種鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的制備方法，其特征在于以下幾個(gè)工藝步驟步驟一、在攪拌條件下，將原料鋇或鍶的化合物和鋯或鉿的化合物以一定摩爾比溶解于去離子水中，得到前驅(qū)體溶液；步驟二、配制一定濃度的氫氧化鉀溶液或懸濁液；步驟三、將氫氧化鉀水溶液或懸濁液加入到步驟一制備的溶液中，攪拌0. 5小時(shí)，得到白色渾濁液；步驟四、將步驟三制備的白色渾濁液加入到聚四氟乙烯三頸燒瓶中，把聚四氟乙烯三頸燒瓶置于恒溫硅油浴中常壓回流一定的時(shí)間；步驟五、將步驟四所得樣品分別用去離子水、冰醋酸、無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌，離心，烘干后得到白色粉末狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的制備方法，其特征在于原料中鋇和鍶的化合物分別是硝酸鋇和硝酸鍶，鋯和鉿的化合物分別是氧氯化鋯和四氯化鉿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的制備方法，其特征在于一定的摩爾比是指鋇或鍶和鋯或鉿的物質(zhì)的量之比為0. 5 1. 6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的制備方法，其特征在于氫氧化鉀溶液或懸濁液中氫氧化鉀的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 70%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的制備方法，其特征在于恒溫硅油浴的溫度范圍為120 220°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的制備方法，其特征在于常壓加熱回流時(shí)間為1小時(shí)以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料的制備方法，該方法以含鋇或鍶的化合物和含鋯或鉿的化合物為原料，以去離子水為溶劑，加入適宜濃度的礦化劑氫氧化鉀促進(jìn)晶化，利用聚四氟乙烯制的多頸燒瓶為反應(yīng)容器，常壓下加熱回流，所得產(chǎn)物經(jīng)洗滌，離心，干燥，得到結(jié)晶性和分散性良好的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物中空納米材料。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，易于控制，成本低，可以發(fā)展成為安全有效的規(guī)模化連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)。該產(chǎn)品在微電子器件、光電器件，航天材料、介電材料和傳感器件等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01G25/00GK102320656SQ201110150180
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者余建國(guó), 葉天南, 趙永男, 陳娟 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)