[發明專利]一種核殼結構復合氧化物材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201710060656.6
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106698528B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 張惠敏;劉婷;常愛民;姜輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01F7/02;H01C7/04
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所65106
• 代理人: 張莉

技術領域

本發明涉及一種核殼結構復合氧化物材料及其制備方法和用途，尤其是將核殼結構復合氧化物材料應用于負溫度系數熱敏電阻領域。

背景技術

核殼結構復合材料是指利用物理或者化學方法在核粒子的表面包覆一層異質材料，從而得到雙層或者多層的特殊結構，與傳統單一結構的粉體材料相比核殼結構能夠有效的保護內核顆粒不發生變化提高復合材料的穩定性；此外由于內核和外殼是不同化學組分的材料，核殼結構復合材料可以實現不同材料性能上的互補，通過設計組分和調控核殼厚度來優化復合材料的性能。近年來核殼結構已被廣泛應用到壓電和鐵電等陶瓷領域，以提高陶瓷材料的抗壓強度、介電常數、磁電耦合系數等。核殼結構復合材料首次應用在陶瓷領域可以追溯到1984年，D.Hennings等人利用液相燒結法，以鈣鈦礦BaTiO₃為核粒子，復合鈣鈦礦CdBi₂Nb₂O₉為殼制備出異質核殼結構的“X7R”材料，具有優秀的介溫特性，而對比傳統固相法制備的均相介電陶瓷在高溫燒結后會失去“X7R”材料特有的介溫穩定性。1990年Lu等人進一步探究了非均相燒結過程中核殼結構的微觀演變過程，展示了在液相燒結過程中三種不同類型的核殼結構，并表示具有核殼結構的復相陶瓷可以有效的拓寬介電常數，降低居里溫度點。2012年天津大學余明明等人，首次研制出合金AgS₂-Ag核殼結構NTC熱敏電阻材料，相比于單一的AgS₂的NTC熱敏材料，具有核殼結構的AgS₂-Ag材料能夠在溫度升高時更有效地降低阻值，但B值變化較小，Ag₂S-Ag電阻率參數為12870-32890Ω·cm，B值參數為2415-2167K；但核殼結構材料在NTC氧化物熱敏電阻領域至今未見報道。

負溫度系數(Negative Temperature Coefficient,NTC)熱敏電阻是指在工作溫度范圍內，阻值隨溫度升高而呈指數關系降低的材料。在軍事、航天、家電、汽車等應用領域占有很重要的位置，隨著市場的發展，寬溫區、高精度、快響應的NTC熱敏電阻的需求量也日益增大，同時要求熱敏器件向小型化、輕量化、薄型化發展，對高電阻、低B值熱敏電阻材料的需求日益增加。傳統的NTC熱敏電阻材料通常是AB₂O₄型尖晶石結構，此類材料在電阻率較高時其B值亦增大，在電阻率較低時B值亦減小，制備元器件產品時其中一個參數達到目標要求后，另一個參數很難滿足要求，這在很大程度上限制了NTC熱敏電阻的實際應用。此外，在實際應用中NTC熱敏電阻的電阻值會受到外界環境的影響而發生一定的漂移，偏離初始電阻值，這種電阻值的漂移，決定了NTC熱敏電阻使用的準確度與使用壽命。所以，制備出高電阻、低B值、電阻漂移率小、穩定性高的NTC熱敏電阻是目前研究人員面臨的重難點問題。針對以上問題，考慮將核殼(Core-shell)結構的復合氧化物材料應用到NTC熱敏氧陶瓷電阻中，有望得到性能穩定、阻值和B值可協調的元器件。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種核殼結構復合氧化物材料及其制備方法和用途，該核殼結構復合氧化物材料以硫酸鹽為原料，碳酸氫銨為沉淀劑，氨水調節pH值，利用共沉淀法形成CoMnNiO粉體作為核粒子；再以硝酸鋁為原料，檸檬酸為絡合劑，氨水調節PH值，制成Al(OH)₃溶膠后加入超聲分散好的核粒子，利用溶膠法將Al(OH)₃包覆在核粒子表面形成殼層，得到CoMnNiO@Al₂O₃核殼結構復合氧化物材料。并將得到的核殼結構復合氧化物材料應用于負溫度系數熱敏電阻領域，該核殼結構復合氧化物材料能通過調控“殼”的厚度，在較大范圍內調整負溫度系數熱敏電阻的電阻率大小且保持B值不變，實現負溫度系數熱敏電阻參數的可控性研究，對于獲得高阻、低B寬溫區應用的熱敏電阻具有指導意義。

本發明所述的一種核殼結構復合氧化物材料，按下列步驟進行：

a、以摩爾百分比Co∶Mn∶Ni＝4-6∶2-6∶0-2的硫酸鈷、硫酸錳、硫酸鎳為原料，混合溶于去離子水中，配制成1.0mol/L的離子混合溶液，備用；

b、按總金屬離子含量和碳酸氫銨摩爾比1:1.25稱取碳酸氫銨，溶于去離子水中，配制成1mol/L的溶液，備用；