[發明專利]一種簡單的高儲能密度的釹摻雜鈦酸鋇/有機基體復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710348842.X
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107033502B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 王婧;朱孔軍;胡俊濤;孫巧梅
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K9/10;C08K3/24;C08J5/18;C01G23/00;H01G4/33;H01G4/18;H01G4/12
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

1.一種釹摻雜鈦酸鋇/有機基體復合膜，其特征在于：由有機基體和分散在其中的表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒組成；

所述有機基體所占的體積分數為95％～99％，表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒所占的體積分數為1～5％；

所述表面改性的方法為采用有機物包覆層進行包覆；

所述表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的分子式為Ba_xNd_1-xTiO₃，x＝0.005～0.03；所述表面包覆層為多巴胺或乙二胺，包覆層厚度為1～5nm；

所述表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的晶相為四方相，所述表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒為粒徑一致的單分散的粉體，所述單分散粉體的粒徑大小為50～120nm。

2.根據權利要求1所述的有機物基體復合膜，其特征在于：所述的有機物基體為下述材料中的一種或多種：聚偏氟乙烯即PVDF、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物即P(VDF-HFP)、偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯共聚物即P(VDF-TrFE-CFE)、環氧樹脂、偏氟乙烯三氟乙烯共聚物即P(VDF-TrFE)、聚丙烯即PP、聚酯即PET和聚酰亞胺即PI。

3.制備權利要求1或2任一項所述的有機物基體 復合膜的方法，其特征在于包括下述步驟：

利用水熱法制備釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒并將其表面改性，將所述有機物基體和表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒通過溶液共混-流延法復合成膜，之后使用保溫后淬火的后處理技術提高復合膜的可釋放儲能密度。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒按照以下方法制備：

(1)采用水熱法制備釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒；

(2)利用水溶液法在上述納米顆粒表面制備有機物包覆層，得到表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述有機物基復合膜的制備方法包括以下步驟：

(1)制備釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒：將Ti(C₄H₉O)₄、C₂H₅OH、H₂O、HNO₃按照摩爾比為1：18：3：0.06配置成二氧化鈦溶膠；然后按照鋇元素與鈦元素的摩爾比為1.05～3:1選取乙酸鋇粉體，按照硝酸釹占Ti(C₄H₉O)₄的摩爾百分比為0.5mol％～3mol％選取硝酸釹；

將上述用量的二氧化鈦溶膠、乙酸鋇粉體及硝酸釹混合，然后加入7～12mol/L的礦化劑溶液，礦化劑溶液添加后使得混合溶液pH值在13～14；將該混合溶液放入水熱反應釜中并混合均勻，經160～220℃反應不少于16h后得到結晶性能良好的釹摻雜鈦酸鋇粉；經反復洗滌、干燥后得到單分散的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒；

(2)制備多巴胺或乙二胺水溶液：首先配制pH＝8～9的Tris緩沖液，并以此為基礎上配制濃度為1～3g/L的多巴胺或乙二胺緩沖液；將緩沖液室溫攪拌10～30min，使多巴胺或乙二胺發生交聯反應；

(3)將釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒分散在多巴胺或乙二胺水溶液中，在40～80℃下攪拌10～12h，離心、洗滌、干燥后得到多巴胺或乙二胺包覆的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒；

(4)將所述有機基體溶解到有機溶劑中，攪拌1～5h形成穩定溶液；

(5)向上述溶液中加入1％～5％需要體積比例的釹摻雜鈦酸鋇納納米顆粒并超聲分散1～3h并磁力攪拌不少于24h以實現充分混合；

(6)將混合液在流延機中流延成膜后，50～80℃條件下真空干燥8～15h；

(7)將得到的復合薄膜在180～200℃烘箱中保溫5～15min后將復合膜進行冰水混合物冷淬處理；

(8)將經過熱處理的膜干燥，得到有機物基復合膜。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述礦化劑溶液為KOH或NaOH溶液。