[发明专利]一种负热膨胀材料ZrW2O8薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机功能薄膜材料制备技术领域，特指一种负热膨胀材料 ZrW₂O₈薄膜的制备方法。

背景技术

负热膨胀(Negative thermal expansion，简称NTE)材料研究是材料科学中 近年来新兴的学科分支，其中负热膨胀性金属氧化物具有负热膨胀系数大、响应 温度范围宽等优点，在光学平面镜、光纤通信领域、医用材料、低温传感器、热 电偶及日常生活等方面有巨大的潜在应用价值。特别是新型氧化物ZrW₂O₈材料， 在很宽的温度范围内(-272.7～777℃)表现为良好的各向同性负热膨胀特性，热 膨胀系数达到-8.7×10^-6℃^-1。目前ZrW₂O₈薄膜的制备方法多集中于物理法，已有 采用电流束蒸发粉状的钨酸锆靶材制备得到ZrW₂O₈薄膜，但所得薄膜偏离其源 材料的化学计量；当采用磁控溅射法制备ZrW₂O₈薄膜时，制备过程较难控制。 水热法具有能够直接得到结晶良好的粉体、粒径分布均匀、团聚程度轻、省去了 高温煅烧等优点，应用于ZrW₂O₈粉体的制备，但利用普通水热法不能直接形成 连续ZrW₂O₈薄膜，为此在本发明中改善其制备工艺，通过选择合适的添加剂获 得连续生长的ZrW₂O₈薄膜。目前尚未见水热法制备ZrW₂O₈薄膜的报道。

发明内容

本发明的目的在于利用水热法制备负热膨胀ZrW₂O₈薄膜。

一种负热膨胀ZrW₂O₈薄膜的制备方法，其特征在于：采用水热法制备负热 膨胀ZrW₂O₈薄膜。

上述的一种负热膨胀ZrW₂O₈薄膜的制备方法，具体步骤为：

1、前驱体的制备

以分析纯硝酸氧锆[ZrO(NO₃)₂·5H₂O]和钨酸铵[N₅H₃₇W₆O₂₄·H₂O]为原料，按 Zr⁴⁺和W⁶⁺溶液物质的量的比1∶2互相混合，混合的同时进行搅拌直至混合均匀， 加入浓度为6～12mol/L，体积为混合液1/4～1/3的HCl继续搅拌3～6h得到混合 溶液1；将混合溶液1在160～180℃时加热5～18小时，用蒸馏水洗涤得到前驱 体；

2、对石英基片采用常规工艺进行清洗和活化处理；

3、水热法制备ZrW₂O₈薄膜

在步骤1制备的前驱体中加入柠檬酸，搅拌至溶胶，利用步骤2清洗的石英 基片采用旋涂法进行镀膜，保证薄膜涂覆均匀，之后将薄膜烘干；

4、薄膜的热处理

将镀有薄膜的石英基片在520～590℃热处理1～6h，即可得到纯ZrW₂O₈薄膜。

上述制备方法中，步骤l中称取硝酸氧锆[ZrO(NO₃)₂·5H₂O]溶于去离子水中， 制成的Zr⁴⁺溶液摩尔浓度为0.2mol/L；称取钨酸铵[N₅H₃₇W₆O₂₄·H₂O]溶于去离 子水中，制成的W⁶⁺溶液摩尔浓度为0.2mol/L。