表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法，制備流程如下：按精確化學(xué)計(jì)量比稱取鋇、鍶、鎂的硝酸鹽溶于水中制得A溶液，按精確化學(xué)計(jì)量比稱取鈦酸丁酯溶于乙醇-草酸溶液制得B溶液，稱取一定量表面活性劑溶于熱水-醇溶于制得C溶液，將氨水緩慢滴入A、B和C的混合溶液中進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，并控制反應(yīng)體系的pH=2，沉淀物經(jīng)抽濾、洗滌、熱處理及研磨后得到結(jié)晶度高的Ba1- n Sr n TiO3MgO核殼結(jié)構(gòu)納米粉體。本發(fā)明制備工藝簡單、周期短、成本低，且獲得的納米復(fù)相粉體分散性好、粒徑均一、結(jié)晶度高且具有包覆結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到實(shí)用化的目的。
【專利說明】表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鈦酸鍶鋇鐵電材料(BanSrJ13, BST)因其居里溫度隨Ba/Sr比例可調(diào)且在順電態(tài)具有較強(qiáng)的介電非線性、較低的介電損耗等特點(diǎn)，使其在調(diào)諧器、濾波器、移相器等微波器件方面具有廣泛的應(yīng)用前景，成為近年來國內(nèi)外研宄熱點(diǎn)之一。但BST鐵電材料在微波頻段的介電常數(shù)較高，很難滿足其與激勵(lì)源內(nèi)部阻抗匹配和高功率的器件應(yīng)用要求。而利用低介電常數(shù)的微波介質(zhì)MgO與之復(fù)合，能有效降低其介電常數(shù)。然而，兩相揉合燒結(jié)的復(fù)相陶瓷存在著較大的非本征損耗，極大限制其廣泛的應(yīng)用。為了克服兩相揉合燒結(jié)制備復(fù)合材料容易出現(xiàn)顆粒粗大、界面結(jié)合強(qiáng)度低、分布不均勻、致密度差等缺點(diǎn)，急需開發(fā)分散性好、粒徑均一、結(jié)晶度高且具有包覆結(jié)構(gòu)的復(fù)相粉體制備技術(shù)。
[0003]此外，MgO還作為催化劑廣泛用于酯交換反應(yīng)、芐基化反應(yīng)、氧化反應(yīng)等催化工業(yè)，并通過與N1、SrO及MgGa2O4等氧化物復(fù)合來改善催化性能。因此，Ba bSrJ1^MgO核殼結(jié)構(gòu)納米粉體在催化工藝也存在潛在應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的旨在提供一種分散性好、粒徑均一、結(jié)晶度高且具有包覆結(jié)構(gòu)的納米復(fù)相粉體的原位共沉淀制備方法。
[0005]所述的表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法，其特征在于由以下步驟組成:
O按化學(xué)式中Ba、Sr、Mg的摩爾比，將Ba、Sr、Mg的硝酸鹽原料溶于去離子水中，配制A溶液，其中Ba、Sr、Mg的硝酸鹽原料總和與去離子水的料液比為mol/L=l:0.5-5 ；
2)將草酸溶于乙醇溶液中，草酸和乙醇溶液的料液比為mol/L=l:1-5，配制草酸-乙醇溶液；
3)將鈦酸丁酯溶于步驟2)制得的草酸-乙醇溶液中，鈦酸丁酯和草酸的摩爾比為1:2，配制B溶液；
4)將表面活性劑溶于水溶液或乙醇溶液或水-乙醇的混合溶液中，在60°C下攪拌0.5h配制C溶液，其中表面活性劑和溶液的料液比為mol/L=l:0.1-5 ；
5)將步驟I)制得的A溶液、步驟3)制得的B溶液與步驟4)制得的C溶液混合、攪拌均勻，然后緩慢加入氨水調(diào)節(jié)其pH=2，得到BabSrJ1WMgO前驅(qū)體溶液，0〈/?〈1 ；
6)將步驟5)制得的前驅(qū)體溶液進(jìn)行共沉淀反應(yīng)48h，然后經(jīng)抽濾、蒸餾水和乙醇溶液反復(fù)洗滌，置于烘箱于70?150°C的溫度條件下蒸干，得沉淀物；
7)將步驟6)蒸干的沉淀物經(jīng)900°C熱處理2-8h得到BahSrJ13^gO核殼結(jié)構(gòu)納米粉體。
[0006]所述的表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法，其特征在于步驟I)中Ba、Sr、Mg的硝酸鹽原料和與去離子水的料液比為mol/L=l:0.5_2。
[0007]所述的表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法，其特征在于步驟2)中草酸和乙醇溶液料液比為mol/L=l: 1-2 ο
[0008]所述的表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法，其特征在于步驟4)中表面活性劑為油酸和十二烷基磺酸鈉。
[0009]所述的表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法，其特征在于步驟4)中表面活性劑和溶液的料液比為mol/L=l:0.1-3。
[0010]本發(fā)明制備工藝簡單、周期短、成本低，且獲得的納米復(fù)相粉體分散性好、粒徑均一、結(jié)晶度高且具有包覆結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到實(shí)用化的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為表面活性劑修飾BabSrJ13IgMgO納米粉體的X射線衍射分析圖譜；其中，a為油酸修飾，b為十二燒基磺酸鈉修飾；
圖2為油酸修飾BanSrJi0#Mg0納米粉體的透射電鏡圖；
圖3為油酸修飾BabSrJ13IgMgO納米粉體的X射線能譜圖；
圖4為十二烷基磺酸鈉修飾BabSrJ1WMgO納米粉體的透射電鏡圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0013]原料來源:硝酸鋇(99.5%，阿拉丁試劑(上海)有限公司)、硝酸鍶(99.5%，阿拉丁試劑(上海)有限公司)、硝酸鎂(99.0%，阿拉丁試劑(上海)有限公司)、鈦酸丁酯(98%，國藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司)、草酸(99.5%，國藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司)、油酸(分析純，阿拉丁試劑(上海)有限公司)和十二烷基磺酸鈉(98.0%，阿拉丁試劑(上海)有限公司)。
[0014]實(shí)施例1
O將一份0.05mol的硝酸鋇、0.05mol的硝酸鎖和0.1mol的硝酸鎂溶于200ml去離子水中，攪拌均勻得到含Ba、Sr和Mg的溶液；
2)將0.2mol草酸溶于200ml乙醇中攪拌均勻，得到草酸-乙醇溶液；
3)將一份0.1mol的鈦酸丁酯溶于上述的草酸-乙醇溶液中攪拌均勻，得到草酸鈦溶液；
4)將一份0.0263mol (1ml)油酸溶于50ml乙醇溶液中，于60°C的溫度條件下攪拌均勻，得到表面活性劑溶液；
5)將上述得到含Ba、Sr、Mg的溶液和含Ti的溶液以及表面活性劑溶液混合、攪拌均勻，然后緩慢加入氨水調(diào)節(jié)其pH=2，得到油酸修飾的Baa5Sra5T13OMgO前驅(qū)體溶液；
6)將上述Baa5Sra5T1#MgO前驅(qū)體溶液進(jìn)行共沉淀反應(yīng)48h，然后經(jīng)抽濾、蒸餾水和乙醇溶液反復(fù)洗滌，置于烘箱在120°C溫度下蒸干，然后置于馬弗爐中在900°C溫度下熱處理4h，經(jīng)研磨得到Baa5Sra5T13OMgO粉體。
[0015]油酸修飾的凝膠經(jīng)900°C熱處理得到的Baa5Sra5T1#MgO粉體的X射線衍射分析圖譜如圖1中a所示。從圖1中a可看出，粉體形成了 BST和MgO的復(fù)相結(jié)構(gòu)。
[0016]圖2和圖3分別給出了油酸修飾的凝膠經(jīng)900 °C熱處理得到的Baa5Sra5T13OMgO粉體的透射電鏡圖和X射線能譜圖。從透射電鏡的明暗場，(見圖2)可看出，Baa5Sra5T13^gO粉體具有核殼結(jié)構(gòu)；通過X射線能譜的(見圖3)線掃描分析進(jìn)一步證實(shí)了 Baa5Sra5T13OMgO粉體的核殼結(jié)構(gòu)。
[0017]實(shí)施例2
O將一份0.05mol的硝酸鋇、0.05mol的硝酸鎖和0.1mol的硝酸鎂溶于200ml去離子水中，攪拌均勻得到含Ba、Sr和Mg的溶液；
2)將0.2mol草酸溶于200ml乙醇中攪拌均勻，得到草酸-乙醇溶液；
3)將一份0.1mol的鈦酸丁酯溶于上述的草酸-乙醇溶液中攪拌均勻，得到草酸鈦溶液；
4)將一份0.0367mol (1g)十二燒基磺酸鈉溶于50ml的去離子水中，于60°C溫度條件下攪拌均勻，得到表面活性劑溶液；
5)將上述得到含Ba、Sr、Mg的溶液和含Ti的溶液以及表面活性劑溶液混合、攪拌均勻，然后緩慢加入氨水調(diào)節(jié)其pH=2，得到油酸修飾的Baa5Sra5T13OMgO前驅(qū)體溶液；
6)將上述Baa5Sra5T1#MgO前驅(qū)體溶液進(jìn)行共沉淀反應(yīng)48h，然后經(jīng)抽濾、蒸餾水和乙醇溶液反復(fù)洗滌，置于烘箱在120°C溫度下蒸干，然后置于馬弗爐中在900°C溫度下熱處理4h，經(jīng)研磨得到Baa5Sra5T13OMgO粉體。
[0018]十二烷基磺酸鈉修飾的凝膠經(jīng)900°C熱處理得到的Baa5Sra5T1#MgO粉體的X射線衍射分析圖譜如圖1中b所示。從圖1中b可看出，粉體形成了 BST和MgO的復(fù)相結(jié)構(gòu)。
[0019]圖4給出了十二烷基磺酸鈉修飾的凝膠經(jīng)900°C熱處理得到的BaQ.5SrQ.5T1#MgO粉體的透射電鏡圖。從透射電鏡的明暗場(見圖4)可看出，Baa5Sra5T13OMgO粉體具有核殼結(jié)構(gòu)。
[0020]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法，其特征在于由以下步驟組成: 1)按化學(xué)式中Ba、Sr、Mg的摩爾比，將Ba、Sr、Mg的硝酸鹽原料溶于去離子水中，配制A溶液，其中Ba、Sr、Mg的硝酸鹽原料總和與去離子水的料液比為mol/L=l:0.5-5 ； 2)將草酸溶于乙醇溶液中，草酸和乙醇溶液的料液比為mol/L=l:1-5，配制草酸-乙醇溶液； 3)將鈦酸丁酯溶于步驟2)制得的草酸-乙醇溶液中，鈦酸丁酯和草酸的摩爾比為1:2，配制B溶液； 4)將表面活性劑溶于水溶液或乙醇溶液或水-乙醇的混合溶液中，在60°C下攪拌0.5h配制C溶液，其中表面活性劑和溶液的料液比為mol/L=l:0.1-5 ； 5)將步驟I)制得的A溶液、步驟3)制得的B溶液與步驟4)制得的C溶液混合、攪拌均勻，然后緩慢加入氨水調(diào)節(jié)其pH=2，得到BabSrJ1WMgO前驅(qū)體溶液，0〈/?〈1 ； 6)將步驟5)制得的前驅(qū)體溶液進(jìn)行共沉淀反應(yīng)48h，然后經(jīng)抽濾、蒸餾水和乙醇溶液反復(fù)洗滌，置于烘箱于70?150°C的溫度條件下蒸干，得沉淀物； 7)將步驟6)蒸干的沉淀物經(jīng)900°C熱處理2-8h得到BahSrJ13^gO核殼結(jié)構(gòu)納米粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法，其特征在于步驟I)中Ba、Sr、Mg的硝酸鹽原料和與去離子水的料液比為mol/L=l:0.5_2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法，其特征在于步驟2)中草酸和乙醇溶液料液比為mol/L=l: 1-2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法，其特征在于步驟4)中表面活性劑為油酸和十二烷基磺酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑輔助原位共沉淀制備核殼結(jié)構(gòu)納米粉體的方法，其特征在于步驟4)中表面活性劑和溶液的料液比為mol/L=l:0.1-3。
【文檔編號(hào)】C04B35/468GK104496463SQ201410671111
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】張景基, 王疆瑛, 姬盧東, 高亞鋒, 陳航宇, 李翰奇, 黃智源 申請人:中國計(jì)量學(xué)院