[发明专利]λ‑(MxTi1‑x)3O5粉体及其制备方法

说明书

本发明提供一种λ‑(M_xTi_1‑x)₃O₅粉体及其制备方法。λ‑(M_xTi_1‑x)₃O₅粉体是以λ‑Ti₃O₅为基的固溶体结构，金属元素M为溶质组元，x为0.02~0.3，所述金属元素M为Al、Mg、Y、Zr中的至少一种。λ‑(M_xTi_1‑x)₃O₅具有同λ‑Ti₃O₅相似的相变特性，在传感器、光存储材料、储能材料等领域有很好的应用前景。该粉体的制备方法如下：（1）按照λ‑(M_xTi_1‑x)₃O₅成分比配料；（2）将步骤（1）计量好的原料在超声机或球磨机中混合均匀，干燥后研磨得到混合粉料；（3）将步骤（2）所得混合粉料在模具中进行压制成型，得到成型块体；（4）将步骤（3）所得成型块体在流动的氮气或氩气气氛下于900℃~1250℃烧结10分钟~8小时，然后随炉冷却至室温附近出炉得到烧结块体，将所述烧结块体研磨破碎后即获得掺杂λ‑(M_xTi_1‑x)₃O₅粉体。

技术领域

本发明属于相变型粉体材料制备技术领域，特别涉及λ-(M_xTi_1-x)₃O₅粉体及其制备方法。

背景技术

λ-Ti₃O₅作为一种新型的相变材料，因其特殊的晶体结构，在激光、热、压力、电流等外界刺激条件下可与β-Ti₃O₅发生可逆的相变。该材料相变前后的光、电、磁等物理性能会发生明显的突变，恰好满足信息存储开关的要求，有望成为下一代传感器、光存储材料。同时，该相变过程伴随着能量的释放和吸收，在储能材料领域有很好的应用前景。但λ-Ti₃O₅属于室温亚稳相，常规方法难以制备出高纯的λ-Ti₃O₅。文献(Synthesis of a metal oxidewith a room temperature photoreversible phase transition, Nature Chemistry,2010, 2(7): 539-545）首次报道了通过高温氢气还原制备出λ-Ti₃O₅粉体，但该制备方法成本高，危险性大，且只能还原与氢气接触的表面薄薄一层粉体，产量低，影响其大规模工业化生产。随后文献(Preparation and characterization of λ-Ti₃O₅ by carbothermalreduction of TiO₂, Journal of Alloys and Compounds, 2015, 621: 404-410）报道了用碳热还原法也可以制备出λ-Ti₃O₅粉体，但该方法对原料的要求极高，需要在纳米二氧化钛表面包覆一层无机材料，过程繁琐，操作复杂。因此需要寻求更安全可靠、工艺过程简单、低成本、易于大规模生产的方法来实现系列λ-Ti₃O₅粉体的制备。

发明内容

本发明的目的在于针对目前现有技术的不足，提供λ-(M_xTi_1-x)₃O₅粉体及一种低成本、工艺过程简单、安全可控、易于大规模生产的制备方法。