[发明专利]一种钙钛矿结构氧化物颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿结构氧化物颗粒的制备方法，属于纳米合成技术领域。

背景技术

上个世纪末，随着碳纳米管的研究热潮，纳米材料的研究拉开序幕，从此成为世界范围内的研究热点。在不到二十年的时间内，各种各样不同结构、成分功能各异的纳米颗粒、薄膜、晶须以及纳米复合结构层出不穷，纳米合成与制备已经渗透到材料研究的各个领域。

铁电材料由于其在信息、传感、驱动等功能材料领域中的重要地位，也成为纳米研究的热点，其合成方法、形貌控制等问题受到了广泛的研究。对于钙钛矿结构的铁电纳米材料，其合成方法一般采用水热法，通过控制水热反应工艺条件及添加各种表面活性剂来合成形貌各异的铁电颗粒材料。一般而言，具有ABO₃钙钛矿结构的铁电材料其室温结构为四方或者立方结构，在水热条件下比较容易形成块状或棒状形状，很难得到球状形貌，这是因为要保证水热反应的进行以及产物良好的结晶性，反应条件都需要相对高的温度和高的碱溶液浓度，在这种条件下，产物颗粒的形貌很难保留为球状。

通过水热反应也可以得到一系列球形钙钛矿氧化物颗粒，由于需要控制球状形貌的形成，这种方法需要比较苛刻的反应条件，各种合成参数要配合良好才能得到较为理想的形貌，同时得到的球状颗粒是由大量二次粒子组成，球状颗粒表面不够平滑，粒子间的联系相对较弱。通过在前驱体球上经过超声振荡吸附碱金属氢氧化物，通过热处理也得到了球状的铁氧体颗粒，这种方法虽然实验条件相对容易控制，但是由于A位离子是通过超声吸附于B位离子之上的，难于精确的控制最终产物的化学计量配比。

发明内容

本发明的目的是提供一种钙钛矿结构氧化物颗粒的制备方法。

本发明提供的一种钙钛矿结构氧化物颗粒的制备方法，包括如下步骤：

将含有B位离子的球状前驱体氧化物或氢氧化物与含有A位离子的溶液进行水热反应；将所述水热反应的产物依次经洗涤、干燥和热处理后即得产品；

所述A位离子为Pb离子、Ba离子、Sr离子和Ca离子等阳离子中至少一种；

所述B位离子为Ti离子、Zr离子和Mg离子等阳离子中至少一种。

上述的制备方法中，所述水热反应的温度可为50℃～200℃，具体可为60℃～120℃、60℃、90℃、100℃或120℃，时间可为1h～6h，具体可为3h～6h、3h、4h或6h。

上述的制备方法中，所述水热反应可在聚四氟乙烯内衬水热反应釜中进行；所述干燥步骤可在烘箱中进行。

上述的制备方法中，所述干燥的温度可为60℃～80℃，具体可为60℃或80℃，时间可为4h～12h，具体可为6h。

上述的制备方法中，所述热处理的温度可为500℃～900℃，具体可为600℃～800℃、600℃、700℃或800℃，时间可为1h～6h，具体可为2h。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供了“两步法”制备球状钙钛矿结构氧化物颗粒的方法，通过结合水热法和后续的热处理过程成功的合成了球状钙钛矿结构氧化物，合成的球状颗粒具有单分散特征，粒度分布窄，结晶性好。

2、本发明并不仅仅局限于某一种钙钛矿结构氧化物，而是在一大类具有ABO₃钙钛矿结构的球状氧化物的制备上都取得了成功，说明这种方法具有一定的普适性。

3、本发明提供的制备球状钙钛矿结构氧化物颗粒的方法可以进一步推广合成其它非钙钛矿结构的球状复杂氧化物颗粒。

附图说明

图1为实施例1制备的球状BaTiO₃颗粒的SEM显微形貌和EDX谱图，其中，图1(a)为SEM显微形貌，图1(b)为EDX谱图。

图2为实施例2制备的球状PbTiO₃颗粒的SEM显微形貌和EDX谱图，其中，图2(a)为SEM显微形貌，图2(b)为EDX谱图。

图3为实施例3制备的球状SrTiO₃颗粒的SEM显微形貌和EDX谱图，其中，图3(a)为SEM显微形貌，图3(b)为EDX谱图。

图4为实施例1、2和3制备的颗粒的XRD谱图，其中，图4(a)、(b)和(c)分别为BaTiO₃、PbTiO₃和SrTiO₃颗粒的XRD谱图。

图5为实施例4制备的球状Pb(Zr，Ti)O₃的SEM显微形貌和EDX谱图，其中，图5(a)为SEM显微形貌，图5(b)为EDX谱图。