[发明专利]一种钛酸钡/石墨烯复合纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛酸钡/石墨烯复合纳米材料的制备方法，属于无机非金属材料领域。

背景技术

钛酸钡是一种典型钙钛矿结构的铁电材料，在热变电阻器、非线性电子元件、介电放大器、多层陶瓷电容器（MLCC）及非易失性铁电存储器等领域具有广泛的应用空间。石墨烯是一种由碳原子通过sp²杂化组成的，具有一个原子厚度的二维碳材料，其强度是钢铁材料的100倍，同时具有超强导电性，是一种理想的超级电容器材料。目前，针对钛酸钡与石墨烯的复合型电容器材料的研究，仍处于探索阶段，国内外均未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单，过程易于控制的钛酸钡/石墨烯复合纳米材料的制备方法。

本发明的钛酸钡/石墨烯复合纳米材料的制备方法，采用的是湿化学反应法，包括以下工艺步骤：

1）将0.25-0.5mmol钛酸四丁酯溶于5ml乙二醇甲醚，滴入质量浓度30%氨水作为沉淀剂沉淀钛离子，得到钛的羟基氧化物沉淀；

2）将步骤1）得到的钛的羟基氧化物沉淀，10ml浓度为 0.5-2g/L氧化石墨烯水溶液及20ml乙二胺/乙醇胺混合液一起加入到反应釜内胆中，其中，乙二胺与乙醇胺的体积比为1:1，室温下搅拌至少6h；

3）将0.25-0.5mmol乙酸钡溶于2ml去离子水中，加入到步骤2）的装有混合溶液的反应釜内胆中，随后加入2.74~10.96g氢氧化钾，室温下搅拌至少30min；

4）将配置有反应物料的反应釜内胆置于反应釜中，密闭，在180-200^oC保温8-12小时后，自然降温至室温，取出反应产物，过滤，用去离子水清洗，烘干，得到钛酸钡/石墨烯复合纳米粉体。

本发明中，所述的乙酸钡、钛酸丁酯、乙二醇甲醚、氢氧化钾、乙二胺、乙醇胺和氧化石墨烯纯度均不低于化学纯。

本发明中，所述的反应釜为聚四氟乙烯内胆，不锈钢套件密闭的反应釜。

本发明工艺过程简单，易于控制，无污染，成本低；制得钛酸钡/石墨烯复合纳米材料，纯度高，结晶性好。

附图说明

图1是钛酸钡/石墨烯复合纳米材料的扫描电镜图片。

图2是钛酸钡/石墨烯复合纳米材料的XRD图谱。

图3是钛酸钡/石墨烯复合纳米材料的透射电镜图片。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明方法作进一步详细说明。

实施例1

1）将0.25mmol钛酸四丁酯溶于5ml乙二醇甲醚，滴入质量浓度30%氨水作为沉淀剂沉淀钛离子，得到钛的羟基氧化物沉淀；

2）将步骤1）得到的钛的羟基氧化物沉淀，10ml浓度为 0.5g/L氧化石墨烯水溶液及20ml乙二胺/乙醇胺混合液一起加入到反应釜内胆中，其中，乙二胺与乙醇胺的体积比为1:1，室温下搅拌6h；

3）将0.25mmol乙酸钡溶于2ml去离子水中，加入到步骤2）的装有混合溶液的反应釜内胆中，随后加入2.74g氢氧化钾，室温下搅拌30min；

4）将配置有反应物料的反应釜内胆置于反应釜中，密闭，在180^oC保温12小时后，自然降温至室温，取出反应产物，过滤，用去离子水清洗，烘干，得到钛酸钡/石墨烯复合纳米粉体。其扫描电镜图片如图1所示。

实施例2

1）将0.3mmol钛酸四丁酯溶于5ml乙二醇甲醚，滴入质量浓度30%氨水作为沉淀剂沉淀钛离子，得到钛的羟基氧化物沉淀；

2）将步骤1）得到的钛的羟基氧化物沉淀，10ml浓度为 1g/L氧化石墨烯水溶液及20ml乙二胺/乙醇胺混合液一起加入到反应釜内胆中，其中，乙二胺与乙醇胺的体积比为1:1，室温下搅拌8h；

3）将0.3mmol乙酸钡溶于2ml去离子水中，加入到步骤2）的装有混合溶液的反应釜内胆中，随后加入5.48g氢氧化钾，室温下搅拌60min；

4）将配置有反应物料的反应釜内胆置于反应釜中，密闭，在190^oC保温12小时后，自然降温至室温，取出反应产物，过滤，用去离子水清洗，烘干，得到钛酸钡/石墨烯复合纳米粉体。

其对应的透射电镜图片及XRD谱线如图2，3所示，所得样品晶化程度良好，纯度高，石墨烯上的钛酸钡纳米颗粒粒径分布小，分散性好。

实施例3

1）将0.5mmol钛酸四丁酯溶于5ml乙二醇甲醚，滴入质量浓度30%氨水作为沉淀剂沉淀钛离子，得到钛的羟基氧化物沉淀；