[發明專利]一種片狀鈮酸鈉粉體的一步水熱合成方法

有效

• 申請號: 201410256575.X
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104016409B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 朱孔軍;古其林;劉勁松;王婧;裘進浩;劉鵬程
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C01G33/00
• 分類號: C01G33/00;C04B35/495;C04B35/626
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種鈮酸鈉粉體的水熱合成方法，尤其涉及一種具有片狀的鈮酸鈉粉體的水熱合成方法，屬于堿金屬鈮酸鹽功能材料領域。

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背景技術

壓電陶瓷是一種重要的功能材料，利用其壓電效應和逆壓電效應可實現機械能和電能的相互轉化，已被廣泛用于健康監測、智能傳感、微型驅動和能量回收等領域。長期以來，鋯鈦酸鉛(PZT)壓電陶瓷材料因其優異的電學性能和較高的居里溫度，在壓電陶瓷領域穩居主導地位。然而，PZT壓電陶瓷含有大量的PbO（~60%），在制備和使用過程中不可避免地會對生態環境和生物健康造成威脅。近年來，人們環保意識的增強，使得鉛基壓電陶瓷的使用逐漸受到限制，國內外學者都在廣泛的研究和發展環境友好型無鉛壓電陶瓷材料。

無鉛壓電陶瓷主要包括鈦酸鋇(BT)、鈦酸鉍鈉(BNT)和鈮酸鉀鈉(KNN)等，國內外眾多學者通過改善粉體制備工藝和陶瓷燒結方法，選擇合適的元素摻雜和調節化學計量比，以及構建多元復合體系等方法使得無鉛壓電陶瓷材料的發展取得了長足的進步。除了上述成分調節和制備方法的改進之外，通過反應模板生長法，使得陶瓷晶粒有取向的進行排列，獲得織構化的壓電陶瓷也是一種有效提高壓電陶瓷性能的方法。[Y.?Saito,?H.?Takao,?T.?Tani,?T.?Nonoyama,?K.?Takatori,?T.?Homma,?Nature,?2004,?432,?84-87;?C.W.?Ahn,?C.H.?Choi,?H.Y.?Park,?S.?Nahm,?S.?Priya,?J.?Mater.?Sci.,?2008,?43,?6784–6797]?在織構陶瓷的制備中，反應模板的制備是一個至關重要的環節。一直以來，制備織構化無鉛壓電陶瓷所用的片狀模板（主要包括BT和NN）都是通過熔鹽法獲得。[D.?Liu,?Y.?K.?Yan,?H.?P.?Zhou,?J.?Am.?Ceram.?Soc.,?2007,?90,?1323–1326;?S.?Shi,?R.?Z.?Zuo,?D.Y.?Lv,?J.?Fu,?Powder?Technol.?2012,?217,?11–15;?S.?Shi,?R.?Z.?Zuo,?J.?Alloys?Comp.,?2012,?525,?133–136]

?然而，采用熔鹽法制備片狀模板存在以下不足：（1）在熔鹽法制備過程中，需要先合成片狀的前驅體，再經過離子交換得到所需的目標產物，需要多步反應，工藝過程比較繁瑣?[Anna?Kikuchihara,?Fumito?Sakurai,?Toshio?Kimura.?J.?Am.?Ceram.?Soc.,?2012,?95(5),?1556–1562]?；（2）反應過程和離子交換過程的不充分均會造成雜質的殘留，降低片狀模板的質量，從而降低織構陶瓷的性能?[Keisuke?Ishii,?Shinjiro?Tashiro,?J.?Jpn.?Appl.?Phys.,?2013,?52,?09KD04]?；（3）熔鹽法一般都需要在較高的溫度環境下進行，對能源的消耗過大，不宜進行規模化的生產[Yunfei?Chang,?Zupei?Yang,?Xiaolian?Chao,?Zonghuai?Liu,?Zenglin?Wang.?Mater.?Chem.?Phys.,?2008,?111,?195–200]；（4）采用熔鹽法制備片狀模板都需要使用含Bi氧化物，其較強的揮發性和生物毒性違背了環境友好型壓電材料的初衷[Miaohua?Zhang,?Huiqing?Fan,?Lei?Chen,?Chen?Yang,?J?Alloys?and?Comp.,?2009,?476,?847–853]。

片狀鈮酸鈉粉體既可用于制備KNN織構陶瓷?[Ali?Hussain,?Jin?Soo?Kim,?Tae?Kwon?Song,?Myong?Ho?Kim,?Won?Jong?Kim,?Sang?Su?Kim,?Curr.?Appl.?Phys.?2013,?13,1055-1059]，也可用于制備BT織構陶瓷?[A.?Ngueteu?Kamlo,?P.M.?Geffroy,?M.?Pham-Thi,?P.?Marchet,?Mater?Lett,?2013,?113,?149–151]，在織構陶瓷的制備中具有廣泛的應用，其合成方法的創新有望進一步推動織構化無鉛壓電陶瓷的發展。

發明內容

技術問題