[發明專利]一種立方相BaTiO3納米空心球的制備方法

有效

• 申請號: 201410055666.7
• 申請日: 2014-02-19
• 公開（公告）號: CN103880066A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 伍媛婷;李輝;王秀峰;江紅濤
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明涉及一種立方相BaTiO₃納米空心球的制備方法。

背景技術

BaTiO₃具有典型的鈣鈦礦型結構，是鈦酸鹽系列電子陶瓷的基礎母體材料，其具有高介電常數和低介電損耗的特點，有優良的壓電、鐵電、耐壓和絕緣性能，在光學、熱學、電子學、聲學等領域均有廣泛的應用，主要應用于壓力傳感器、熱敏電阻器、電容器、微波器件、記憶元件等電子元件的制造。由于傳統的固相反應法所得鈦酸鋇粉具有粒徑較大、雜質較多、化學成分不均勻及團聚嚴重的缺點，影響了電子陶瓷的性能，也無法適應電子元件向小型、輕型、高可靠型發展的趨勢，為此應用濕化學法制備純度較高的納米BaTiO₃粉體成為了熱點，包括水熱法、微波水熱法、溶膠-凝膠法、共沉淀法、雙金屬醇鹽法、溶劑熱法、直接沉淀法等，如何獲得分散性好、比表面積大的鈦酸鋇納米粉體仍然是研究熱點。BaTiO₃空心球不僅具有較大的比表面積和較低的材料密度，而且有利于顆粒的分散性，但是，制備出分散性好、粒徑分布均勻的BaTiO₃納米空心球仍有待探索。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種立方相BaTiO₃納米空心球的制備方法，可獲得粒徑分布均勻、分散性較好的立方相BaTiO₃納米空心球

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種立方相BaTiO₃納米空心球的制備方法，包括如下步驟：

（1）配制質量濃度為0.1%～0.15%的LiCl水溶液，分別配置正硅酸乙酯的乙醇溶液A以及氨水的乙醇溶液B，其中溶液A與溶液B中無水乙醇量相等，無水乙醇總量與氨水的體積比為（5～14.3）：1，氨水的用量與正硅酸乙酯的體積比為（2～4）：1，再將2～3.5mL的LiCl水溶液加入到溶液B中，LiCl水溶液與氨水的體積比為1：（1～5），然后在不停攪拌下將溶液A加入溶液B中，反應20～22h后，分離沉淀，離心洗滌后于50～60℃干燥，得到表面改性的SiO₂納米球體顆粒；

（2）稱量SiO₂納米顆粒，將其超聲分散于有機溶液中，超聲時間為2～3h，獲得SiO₂顆粒懸浮液，其顆粒的質量分數為1.5%～2.5%；

（3）將兩片ITO玻片相互平行并豎直浸入SiO₂顆粒懸浮液中，其中，兩ITO玻片的間距為0.3～0.4cm，在兩ITO玻片上通12～14V電壓，通電35～50s后以0.4～0.5cm/min的速度提拉正極ITO玻片，最后于60℃烘干ITO玻片即獲得SiO₂膠體晶體模板；

（4）將鈦酸丁酯溶于冰醋酸和無水乙醇中形成溶液C，其中鈦酸丁酯的濃度為0.7～0.8mol/L，冰醋酸與鈦酸丁酯的摩爾比為（2～3）：1，此溶液的pH值調至3～4，將醋酸鋇溶于去離子水中形成溶液D，其中醋酸鋇的濃度為0.8～1mol/L，按鈦酸丁酯和醋酸鋇的摩爾比1：1的計量，將溶液D加入溶液C中，攪拌均勻后在40～60℃水浴條件下反應2～3h形成半凝膠，之后將SiO₂膠體晶體模板以一定角度浸入半凝膠中5～10min，緩慢提拉出膜層，用吸附紙除去表面過量的前驅體溶液；

（5）在膜層表面壓上一清洗烘干的玻片形成雙基片，將其水平放置后在70～80℃下烘干，再將雙基片在800～900℃下煅燒2～3h后，將膜層浸入質量濃度15～20%的NaOH溶液中5～6h，用去離子水清洗后烘干即獲得立方相BaTiO₃納米空心球。

優選地，所述步驟（2）中的有機溶液為乙醇或甲醇。所述步驟（4）中SiO₂膠體晶體的浸入角度為與水平方向呈45～60度。

與現有技術相比，本發明提供的立方相BaTiO₃納米空心球的制備方法中，以LiCl為表面改性劑獲得表面荷電的二氧化硅納米膠體球，再以ITO為電極和基底制備出二氧化硅膠體晶體，利用不同荷電的二氧化硅膠體球及調節提拉過程中的各工藝參數即可獲得不同排列結構及間隙大小的膠體晶體模板；由于二氧化硅膠體晶體模板中膠體球的粒徑分布均勻、排列周期性較好、間隙大小較均勻，當鈦酸鋇均勻填充于此模板間隙中時，在煅燒過程中將均勻而有限制地進行生長，由此可獲得粒徑分布均勻，分散性好的立方相BaTiO₃納米空心球。

具體實施方式