[發明專利]改進溶膠-凝膠法制備鈮酸鍶鋇納米粉體的方法

在審

• 申請號: 201610071357.8
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105669197A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 吳淑雅;陳婷;劉小強;陳湘明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/624;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明涉及電卡制冷技術領域，尤其涉及一種具有大電卡效應的鎢 青銅結構的電介質陶瓷納米粉體的制備方法。

背景技術

電卡效應是指在絕熱條件下，對極性材料施加一個循環的外加電場，使其產生溫變(ΔT)和熵變(ΔS)的現象。相比于傳統的蒸汽-壓縮制冷，電卡制冷具有更高的制冷效率，且不產生大量溫室氣體，也不需要使用制冷劑氟利昂。與磁卡效應相比，電卡效應的優勢在于實現制冷循環所需的高電場比磁卡效應制冷技術所需的高磁場更容易產生。而鈮酸鍶鋇是一種具有大的熱釋電材料，具有極大的電卡制冷前景。

SBN材料的制備方法有很多，采用最多的是固相反應法、共沉淀法、 溶膠-凝膠法。其中劉雅言等人發明的專利(申請號為200410011341.5) 中，以草酸鈮、硝酸鍶、硝酸鋇為原料，并加入助燃劑和有機還原劑檸檬 酸、尿素、甘氨酸、草酰二肼、卡巴胺、二甲酰肼或六次甲基四胺燃燒制 得Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆粉體。張賀新等人在《聚合物前驅體法合成鈮酸鍶鋇鐵 電薄膜》一文中(《材料科學與工藝》2004年12卷第2期，132-135頁)， 采用聚合物前驅體法制備了鈮酸鍶鋇(Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆,SBN)納米粉體，以檸 檬酸為配位劑與金屬離子配合，水作為溶劑，用乙二醇加速溶液聚合形成 穩定的前驅體溶膠，在900℃煅燒2小時，即得到白色Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆納 米粉體。此方法在制備過程中，需要使用HF溶液溶解Nb₂O₅，實驗過程 存在安全隱患。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種不涉及有毒有強腐 蝕性的化學試劑、操作流程簡單、制備成本低、產品質量良好的溶膠-凝 膠法制備鈮酸鍶鋇納米粉體的方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種改進溶膠-凝膠法 制備鈮酸鍶鋇納米粉體的方法，該方法以溶膠-凝膠法為基礎，以草酸鈮 Nb(OOCCOOH)₅、碳酸鍶(SrCO₃)、碳酸鋇(BaCO₃)為原料，以氨水為 沉淀劑，以乙二醇(C₂H₆O₂)為酯化劑，檸檬酸(C₆H₈O₇)為金屬配位劑， 配制溶液的摩爾比為Sr:Ba:Nb＝1:1:4，所得到的鈮酸鍶鋇納米粉體的成分 是Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆；其具體的制備工藝如下：

1.在室溫下，將原料草酸鈮溶于500ml去離子水中，不斷攪拌，得到 透明澄清的草酸鈮水溶液；

2.在步驟1制得的草酸鈮水溶液中，邊攪拌邊滴加入過量的氨水，得 到Nb(OH)₅沉淀；

3.將步驟2制得的Nb(OH)₅沉淀在80℃水浴陳化12h，冷卻后進行抽 濾、洗滌，除去多余的氨水；

4.將步驟3制得的Nb(OH)₅沉淀溶于檸檬酸溶液中，反應形成Nb-檸 檬酸溶液；

5.將步驟4制得的Nb-檸檬酸溶液中，按化學計量比Sr:Ba:Nb為1:1:4 依次溶解SrCO₃和BaCO₃，形成均勻透明的Sr-Ba-Nb-檸檬酸絡合物；

6.在步驟5制得的絡合物中按質量比檸檬酸：乙二醇為40:60加入乙 二醇進行聚酯化反應，得到淡黃色溶膠；

7.將步驟6制得的溶膠在80℃真空干燥箱中恒溫干燥12小時得到粘 稠的前驅體溶膠；

8.空氣氣氛下，將步驟7制得的前驅體溶膠，放在坩堝中以5℃/min 的升溫速度在600～1200℃熱處理3小時后隨爐冷卻，得到白色納米鈮酸 鍶鋇Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆粉體。