[發明專利]一維金屬摻雜的鈣鈦礦型鈮酸鹽壓電材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210262564.7
• 申請日: 2022-03-17
• 公開（公告）號: CN114906875A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 李立宏;向鐘元;宋延林
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C01G33/00
• 分類號: C01G33/00;C01G35/00;B82Y40/00
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• 代理人: 暫無信息

1.一種一維金屬摻雜的鈣鈦礦型鈮酸鹽壓電材料，其特征在于，該一維金屬摻雜的鈣鈦礦型鈮酸鹽壓電材料為棒狀，其結構表達式為ABO₃。

2.根據權利要求1所述的一種一維金屬摻雜的鈣鈦礦型鈮酸鹽壓電材料，其特征在于，所述A和B分別為摻雜的金屬，且以所述一維金屬摻雜的鈣鈦礦型鈮酸鹽壓電材料的總摩爾量為基準，金屬A的總摩爾量、金屬B的總摩爾量與壓電材料的總摩爾量比為1：1：1；所述金屬A為Bi、Li、Na、K、Ca、Sr、Ba、Sr、Cs和Rb中的一種或多種；優選地，所述金屬A為Li、Na、K、Ca、Sr、 Ba、Sr、Cs和Rb中的一種或多種；所述金屬B為Nb、Ti、Y、Sc、Zr、Hf、V、Ta、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Al、Zn和Sb中的一種或多種；優選地，所述金屬B為Nb、Ti、Y、Sc、Zr、Hf、V、Ta、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Al、Zn、Sb中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的一種一維金屬摻雜的鈣鈦礦型鈮酸鹽壓電材料，其特征在于，所述一維金屬摻雜的鈣鈦礦型鈮酸鹽壓電材料的平均長度為0.1～1000，平均直徑為10～5000nm。

4.一種權利要求1所述的一維金屬摻雜的鈣鈦礦型鈮酸鹽壓電材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）將五氧化二鈮、第一堿金屬鹽或堿土金屬鹽與第一熔鹽均勻混合后進行焙燒處理，得到一維非鈣鈦礦型鈮酸鹽；

2）將所述一維非鈣鈦礦型鈮酸鹽與一定濃度的酸，通過離子交換反應得到含水合氫離子的一維非鈣鈦礦型鈮酸鹽；

3）將所述含水合氫離子的一維非鈣鈦礦型鈮酸鹽經過熱分解得到一維棒狀Nb₂O₅；

4）將所述一維棒狀Nb₂O₅作為模板與過渡金屬氧化物、第二堿金屬鹽或堿土金屬鹽、第二熔鹽均勻混合后進行焙燒處理，得到一維金屬摻雜的鈣鈦礦型鈮酸鹽壓電材料。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟1）中所述五氧化二鈮、第一堿金屬鹽或堿土金屬鹽與第一熔鹽用量的摩爾比為1：(0～0.8)：(1～100)；優選地，所述五氧化二鈮、第一堿金屬鹽或堿土金屬鹽與第一熔鹽用量的摩爾比為1：（0～0.8）：（1～80）；更優選地，所述五氧化二鈮、第一堿金屬鹽或堿土金屬鹽與第一熔鹽用量的摩爾比為1：（0～0.5）：（1～50）。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟2）中所述酸為鹽酸、硝酸或硫酸；優選地，所述酸為硝酸；所述酸的濃度為0～10 mol/L，且不為0；步驟2）中所述離子交換反應的溫度為30～200℃，時間不少于0.1h；步驟2）中所述非鈣鈦礦型鈮酸鹽與酸的投料比為：1g : (1～2000 mL）；步驟3）中所述熱分解溫度為200～1000℃，時間不少于10 min；優選地，所述熱分解溫度為400～600℃。