[發明專利]鈦酸鉍鈉納米花及其制備方法

無效

• 申請號: 200810025109.5
• 申請日: 2008-04-23
• 公開（公告）號: CN101565203A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 李杰;汪國忠;蔡偉平;王洪強
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: C01G29/00
• 分類號: C01G29/00;C01G23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種納米花及制備方法，尤其是一種鈦酸鉍鈉納米花及其制備方法。

背景技術

鈦酸鉍鈉作為鐵電壓電材料的無鉛替代品是一種非常重要的ABO₃型鈣鈦礦結構的功能材料，目前在機械、電子、精密控制等領域有著廣泛的應用。利用其介電性能，可制作陶瓷電容器；用作壓電材料時，可制備成各種傳感器、高溫壓電裝置、壓電換能器和驅動裝置等。鈦酸鉍鈉的納米結構因其具有大的比表面而引起了科研工作者的廣泛關注，人們為了探索和拓展其應用范圍，作了一些嘗試和努力，如在2004年11月出版的《電子元件及材料》第23卷第11期雜志中“水熱法制備納米Na_0.5Bi_0.5TiO₃粉體”一文曾公開了一種用水熱法來制備納米Na_0.5Bi_0.5TiO₃粉體的方法。該方法采用分析純五水合硝酸鉍為鉍源，鈦酸四丁酯為鈦源，按兩者間的摩爾比為1∶2的比例將其溶于乙醇中后再加入氨水，得到鉍、鈦的前驅物，之后，先向鉍、鈦的前驅物中加入氫氧化鈉，再經加熱、洗滌和干燥的步驟，而制得產物-鈦酸鉍鈉粉體。但是，無論是產物，還是制備方法，均存在著不足之處，首先，產物的形貌為球形或立方形，而不是納米花結構，尤為不是由納米片組成的納米花結構。這種球形或立方形的納米級的鈦酸鉍鈉，因其較低的介電常數和較高的介電損耗使其的鐵電壓電性能與傳統的鋯鈦酸鉛(PbTiO₃-PbZrO₃，簡寫為PZT)還有一定的差距；其次，制備方法既制作不出由納米片組成的納米花結構的鈦酸鉍鈉，又未公開具體的制作工藝參數，更是使用了有機物乙醇作為溶劑，增加了制作的成本。

發明內容

本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種由納米片組成的納米花狀結構的鈦酸鉍鈉納米花。

本發明要解決的另一個技術問題為提供一種鈦酸鉍鈉納米花的制備方法。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：鈦酸鉍鈉納米花包括鈦酸鉍鈉，特別是所述鈦酸鉍鈉為球形花狀，所述球形花由交叉站立著的納米片組成，所述納米片的長度為250～350nm、高度為50～150nm、厚度為5～15nm，其是由三角結構的單晶鈣鈦礦鈦酸鉍鈉構成。

作為鈦酸鉍鈉納米花的進一步改進，所述的交叉站立著的納米片垂直于球形花的球心；所述的納米片為曲面狀。

為解決本發明的另一個技術問題，所采用的另一個技術方案為：鈦酸鉍鈉納米花的制備方法包括水熱法，特別是它是按以下步驟完成的：第一步，先向濃度為0.8～1.2M的檸檬酸水溶液中加入氨水調節pH為4.5～6.0后，再向其中加入鈦酸四丁酯，并將其于50～70℃下攪拌5h以上，獲得澄清溶液，其中，鈦酸四丁酯與檸檬酸間的摩爾比為1∶2.5～3.5；第二步，先將五水合硝酸鉍水溶液與澄清溶液相混合，并將其于80～100℃下攪拌30min以上，獲得均勻、透明、粘稠狀的混合溶液，其中，五水合硝酸鉍與澄清溶液中的檸檬酸間的摩爾比為1∶2.5～3.5，再將氫氧化鈉加入混合溶液中，并繼續攪拌15min以上，獲得合成溶液，其中，氫氧化鈉與混合溶液中的檸檬酸間的摩爾比為20～30∶1；第三步，先將合成溶液置于溫度為80～180℃下保溫0～10h，獲得帶有沉淀物的反應溶液，再將反應溶液洗滌至呈中性，獲得產物，之后，對產物干燥處理，制得鈦酸鉍鈉納米花。

作為鈦酸鉍鈉納米花的制備方法的進一步改進，所述的檸檬酸水溶液為將檸檬酸加入到溫度≥60℃的水中配制而成；所述的五水合硝酸鉍水溶液為將五水合硝酸鉍加入到溫度≥90℃的水中攪拌15min以上配制而成；所述的洗滌為用水或無水乙醇沖洗；所述的沖洗的次數為5～8次；所述的水為去離子水或蒸餾水；所述的干燥處理為于溫度40～60℃下保溫4～6h。