[發明專利]一種類球形鈦酸鍶鋇納米晶顆粒及其制備方法

無效

• 申請號: 201310701042.3
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103803654A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 楊曉偉;劉岸春;蔡銅祥
• 申請（專利權）人: 江蘇悅達新材料科技有限公司
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 高玉珠

技術領域：

本發明屬于納米材料領域，涉及一種類球形鈦酸鍶鋇納米晶顆粒及其制備方法。?

背景技術：

自20世紀中期以來，微電子技術得到了飛速的發展。隨著集成電路和存儲技術以指數速度的快速發展，電子器件尺寸不斷縮小，正在由亞微米向納米尺度推進。要實現納米電子器件及其集成電路，就必須將現有的集成電路進一步向微型化延伸，研究開發更小線寬的平面加工技術來實現納米尺寸的電子器件。化學可控合成與納米自組裝技術展示出了將微電子技術推向納米電子技術的巨大潛能，因而對適用于自組裝的各種納米晶的制備研究成為當今納米材料領域中的研究熱點。單分散性好的鐵磁或鐵電氧化物納米晶是制備下一代超高密度非揮發存儲器的結構單元。?

鈦酸鍶鋇(BST)是鈦酸鋇和鈦酸鍶的完全固溶體，屬于ABO₃型鈣鈦礦結構。BST的自發極化機制與其晶體結構密切相關，鈦酸鍶鋇晶體中的B晶位Ti離子偏離氧八面體中心運動，平衡位置發生偏移，從而導致自發極化。通過Ba/Sr比例調節，使BST的居里溫度滿足材料特定的使用要求，具有優良的介電、熱釋電和鐵電性能。?

目前，用于制備鈦酸鍶鋇納米晶的方法主要有自燃燒法、溶膠-凝膠法、共沉淀法、水熱法等等。自燃燒法制備鈦酸鍶鋇納米晶往往尺寸和形貌難以控制。溶膠-凝膠法和共沉淀法作為有效的納米晶濕化學制備方法，往往需要后期的熱處理，使納米晶粒間易發生團聚而產生分散的困難，無法滿足自組裝對納米晶的要求。水熱合成雖被人們認為是最有潛力的方法，但傳統的水熱法中需要以NaOH、KOH等強堿作為礦化劑，從而使所制備納米晶有可能被堿金屬或鹵化物離子污染，引起材料鐵電性的硬化。Glycothermal法作為水熱法的延伸，是由Inoue等人提出的一種在glycol有機介質(或有機介質和水的混合溶液)中合成無機材料的方法。與其它合成方法相比，該方法新穎之處在于不需要使用礦化劑，避免了堿金屬離子的污染，同時與微波場結合，在微波加熱這種體加熱過程中，電磁能以波的形式滲透到介質內部引起介質損耗而發熱，這樣材料就被整體同時均勻加熱，而材料內部溫度梯度很小或者沒有。因此，利用微波場輔助Glycothermal法合成納米晶能確保前驅體各點處受熱均勻，并且能大大縮短反應的時間。這樣更有利于制備單分散性好，顆粒尺寸均一的納米晶體。?

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種用于面向超高密度鐵電存儲器平面納米?有序陣列結構自組裝的類球形鈦酸鍶鋇納米晶顆粒及其制備方法。?

本發明的技術解決方案是，以分析純硝酸鍶Sr(NO₃)₂、氫氧化鋇Ba(OH)₂·8H₂O和四氯化鈦TiCl₄為原料，無CO₂去離子水和1,4-丁二醇作為反應介質，在無礦化劑的條件下，采用微波輔助Glycothermal法，在微波輻射作用下，快速合成單分散性好、顆粒尺寸均一的類球形鈦酸鍶鋇納米晶顆粒；該納米晶顆粒具有類球形的幾何形貌，且尺寸分布均一，化學分子式為Ba_1-xSr_xTiO₃,其中x為0～0.9。?

本發明的具體制備方法步驟如下：?

（1）在攪拌作用下，在溫度為0～5℃的冰水浴中于冰冷凍去離子水中滴加TiCl₄，形成摩爾濃度為0.1～0.5mol/L的無色透明TiOCl₂溶液；然后，滴入氨水3～4ml/mlTiCl₄，形成白色無定形水合二氧化鈦凝膠；將此凝膠用去離子水清洗至pH為6.8～7，經離心分離得到水合二氧化鈦凝膠；?

（2）依據Ba_1-xSr_xTiO₃納米晶化學計量要求，其中x為0～0.9，在70～90℃的溫度環境和惰性氣體氣氛保護下，將Ba(OH)₂·8H₂O、Sr(NO₃)₂溶解于去離子水中，制備得到透明鋇鍶水溶液；此透明鋇鍶水溶液中鋇離子的摩爾濃度為0.1～1.0mol/L；?