[发明专利]一种一步法合成一维核壳结构BaTiO3@Al2O3的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能材料制备技术领域，尤其是涉及一种一步法合成一维核壳结构BaTiO₃@Al₂O₃的制备方法。

背景技术

钛酸钡是一种一步法强电介质材料，具有优良的压电性能、热释电性能以及较大的介电常数，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”，主要用于电子陶瓷、PTC热敏电阻、电容器等多种电子元器件的配制以及一些复合材料的增强。近年来，随着电子元器件的快速发展，人们对材料的综合性能的要求越来越高。虽然钛酸钡具有优异的性能，但是还是不能满足某些材料领域的需求。例如在高介电复合材料在电子元器件储能方面的应用，对材料要求具有高的介电常数、高的击穿场强。总所周知，压电陶瓷具有高的介电常数，其韧性、击穿场强较低；聚合物具有高的击穿场强、优异的韧性；将二者复合即可得到高介电复合材料。备受研究者关注的双向拉伸聚丙烯（BOPP）和聚偏氟乙烯（PVDF）其介电常数都小于10，和钛酸钡的介电常数相差甚远，可能在复合的时候会出现一个介电性能的错误匹配而导致综合性能的降低。为了解决上述问题，核壳结构由于其独特的结构特性，整合了内外两种材料的性质，并互相补充各自的不足，是近几年形貌决定性质的一个重要研究方向，且经久不衰，具有广泛的应用前景。

目前制备核壳结构主要由一种一步法纳米材料通过化学键或其他作用力将另一种一步法纳米材料包覆起来形成的纳米尺度的有序组装结构。通常情况，研究者们都是通过两步或两步以上的方法才能制备，制备出的壳层的厚度以及均匀性难以控制。[Xingyi Huang and Pingkai Jiang, Core–Shell Structured High-k Polymer Nanocomposites for Energy Storage and Dielectric Applications, Advanced Materials 27.3 (2015): 546-554.]，因此探索一种一步法价格低廉、操作简单的的制备核-壳结构的方法迫在眉睫。

一维的纳米结构具有大的长径比、比表面积大、以及独特的优越性，在医学、磁学、电学等方面都得以广泛的应用。静电纺丝是制备一维纳米按材料常见的一种一步法方法，具有参杂精确、过程可以控制、成本低，操作简单方便等优点。Liu等人应用静电纺丝制备出钛酸钡纳米线，然后再通过化包覆的方法制备出了一维核壳结构SiO₂@BaTiO₃[Shaohui Liu, Shuangxi Xue, Bo Shen and Jiwei Zhai, Reduced energy loss in poly(vinylidene fluoride) nanocomposites by filling with a small loading of core-shell structured BaTiO₃/SiO₂ nanofibers, Appl. Phys. Lett. 107, 032907 (2015)]。但是此种方法难以控制核壳层的厚度比，并且壳层的厚度的均匀性也难以控制。而目前用静电纺丝一步法制备核-壳结构的BaTiO₃@Al₂O₃一维材料，并且能很好的控制核壳比例以及壳层均匀性相关报道甚少。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种一步法制备成本低、制备工艺简单、方便快速、工艺可控、纯度高的一步法制备核-壳结构的BaTiO₃@Al₂O₃一维材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种一步法合成一维核壳结构BaTiO₃@Al₂O₃的制备方法，具体步骤如下：