一种制备铌酸钠钾纳米棒的溶胶-凝胶方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102583538A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102583538A(43)申请公布日2012.07.18(21)申请号201210047754.3(22)申请日2012.02.28(71)申请人齐齐哈尔大学地址161006黑龙江省齐齐哈尔市文化大街42号(72)发明人张德庆杨秀英朱厚彬(51)Int.Cl.C01G33/00(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书33页页(54)发明名称一种制备铌酸钠钾纳米棒的溶胶-凝胶方法(57)摘要本发明公开了一种采用溶胶-凝胶法制备铌酸钠钾纳米棒的工艺。称取一定量的氢氧化铌和酒石酸钾钠，按照摩尔比Nb(OH)5∶草酸＝1∶3称取草酸溶于90℃去离子水中，将Nb(OH)5溶于该溶液形成Nb-草酸溶液，反应1h至溶液变澄清。按照分子式(Na0.5K0.5)NbO3中钠钾与铌的摩尔比加入酒石酸钾钠充分反应0.5h。用氨水调节溶液pH值至2.5～3.5后向溶液中加入乙二醇，搅拌2h，得到淡黄色透明前驱体溶胶。在90℃鼓风干燥箱中恒温干燥24小时使凝胶化和凝胶的干燥一次完成，研磨后放入烧结炉中在750℃下烧结3h，控制不同的升温速率0.5～3℃/min以获得单晶结构铌酸钠钾纳米棒。CN102583ACN102583538A权利要求书1/1页1.一种制备铌酸钠钾纳米棒的方法，是以溶胶-凝胶法为基础，以氢氧化铌(Nb(OH)5)、酒石酸钾钠(C4H4KNaO6·4H2O)为原料，以乙二醇(C2H6O2)为酯化剂、草酸为金属配位剂，配制溶液的摩尔比为Na∶K∶Nb＝1∶1∶2，所得到的铌酸钠钾纳米粉体的成分是K(1-x)NaxNbO3(0.2≤x≤0.6)，粉体颗粒为棒状；其特征在于，通过制备过程中溶胶-凝胶法及预烧结工艺参数的控制，制备出有别与传统的正方体或椭球体装粉体颗粒的棒状单晶结构粉体；该方法特征在于，制备工艺包括以下步骤：(1)按照摩尔比Nb(OH)5∶草酸＝1∶3称取草酸溶于90℃去离子水中，将Nb(OH)5溶于该溶液形成Nb-草酸溶液，反应1h至溶液变澄清；(2)按照分子式(Na0.5K0.5)NbO3中钠钾与铌的摩尔比，加入酒石酸钾钠充分反应0.5h，获得透明澄清的溶液；(3)用氨水调节溶液pH值至2.5～3.5，稳定15min，按n(草酸)∶n(乙二醇)＝1∶2向溶液中滴加乙二醇，不断搅拌2h，得到淡黄色透明前驱体溶胶；(4)在90℃鼓风干燥箱中恒温干燥24小时使凝胶化和凝胶的干燥一次完成，制备出前驱体干凝胶；(5)将干凝胶用玛瑙研钵研碎，置于氧化铝坩埚中，放入烧结炉中在750℃下烧结3h，控制不同的升温速率0.5～3℃/min，以获得铌酸钠钾纳米棒。2CN102583538A说明书1/3页一种制备铌酸钠钾纳米棒的溶胶-凝胶方法技术领域[0001]一种制备铌酸钠钾纳米棒的溶胶-凝胶方法。背景技术[0002]铌酸钠钾无铅压电陶瓷(K，Na)NbO3，简称为KNN，是具有钙钛矿结构的ABO3型无铅压电陶瓷材料，在其准同型相界点附近，铌酸钠钾(K0.5Na0.5NbO3)基陶瓷，因其具有良好的压电性、热释电性、介电性、光电性、铁电性，且该体系易掺杂改性、稳定性好、无重金属污染等诸多优点，被认为是最有希望替代PZT压电陶瓷材料的无铅压电材料体系。[0003]近年来，国内外在铌酸钠钾粉体和薄膜制备中制备出了瘦长体装和长条状KNN颗粒，Wang等在KNN粉体的柠檬酸法制备中发现了，在600℃下烧结制备KNN粉体时颗粒呈瘦长体状；Yan等人在sol-gel法制备KNN薄膜时也发现在低温下退火时薄膜表面的颗粒呈长条状，并且对应的XRD衍射图中(110)与(001)晶面的相对高度有一定的对应关系。Liu等在柠檬酸法制备KNN薄膜时，在900℃下退火时也发现表面颗粒长大为10-20μm的长棒状；但是他们均未解释造成这些现象的原因，也没有深入研究工艺参数对NKN形貌的影响，另外这些报道都是使用柠檬酸作为金属配位剂。发明内容[0004]本发明的发明目的是提供一种简单、易控制的工艺方法，依靠控制sol-gel工艺、预烧过程中的各项工艺参数，以控制粉体的形貌使其在特定的工艺条件下可以合成出棒状单晶结构的KNN粉体，直径150-450nm，长度1-3μm。这种特殊形貌的粉体在KNN无铅压电陶瓷定向生长研究和1-3型压电复合材料制备中可能具有较好的应用前景。[0005]本方法，是以溶胶-凝胶法为基础，以氢氧化铌(Nb(OH)5)、酒石酸钾钠(C4H4KNaO6·4H2O)为原料，以乙二醇(C2H6O2)为酯化剂、草酸为金属配位剂，配制溶液的摩尔比为Na∶K∶Nb＝1∶1∶2，所得到的铌酸钠钾纳米粉体的成分