[发明专利]制备复合无机金属氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合金属氧化物的制备方法。

背景技术

溶胶-凝胶法制备纳米粉体的工作开始于20世纪60年代。近年来，溶胶-凝胶法已经成 为合成无机材料的一种重要的湿化学方法，在制备玻璃、陶瓷、薄膜、纤维、复合材料等方 面获得重要应用，更被广泛用于制备纳米颗粒。溶胶-凝胶法的化学过程首先是将包括金属醇 盐的前驱体原料分散在有机溶剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合， 开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所 需要材料或薄膜。

溶胶-凝胶法与其它方法相比具有许多独特的优点：使用溶胶-凝胶法，在形成凝胶时， 反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合；由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均 匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂。一般认为溶胶-凝胶体系中组分的 扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散一般是在微米范围内，相比之下，溶胶-凝胶的反 应比较容易进行，而且合成温度较低。但是，在使用溶胶-凝胶法时，通常整个溶胶-凝胶过 程所需时间较长，常需要几天或几周。

使用溶胶-凝胶法制备复合无机金属氧化物是比较常见的方法，例如专利TW121126A公 开了一种制备Ba₂Ti₉O₂₀的方法，包括：在乙二醇-甲醚和乙二醇混合溶液中把烷氧基钛和羧酸 钡混合得到均相的混合物，加水得到溶胶，经过干燥、煅烧制得Ba₂Ti₉O₂₀。但是这种方法使 用了有毒品乙二醇-甲醚为有机介质，它能被人吸入或经皮吸收从而容易导致人的健康危害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种新的前驱体体系来制备复合无机金属氧化物的 方法，在该方法中，可以形成均相的、无毒的液相前驱体，同时不经过溶胶或者凝胶过程， 但保留一般溶胶-凝胶法的优点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种制备复合无机金属氧化物的方法，首 先将多元醇和两种以上的金属有机盐充分混合成均相的前驱体，然后将该前驱体经过煅烧或 者燃烧法处理，其中，所述的复合无机金属氧化物是BaTiO₃、CaCu₃Ti₄O₁₂、Li₄Ti₅O₁₂、SrTiO₃、 BaZrO₃、SrZrO₃中的一种，或是在BaTiO₃、CaCu₃Ti₄O₁₂、Li₄Ti₅O₁₂、SrTiO₃、BaZrO₃或SrZrO₃中掺杂了金属元素的复合无机金属氧化物，所述的多元醇的主要组成为三元醇。

本发明中的复合无机金属氧化物指包含两种以上金属元素的氧化物的复杂混合物。

本发明中的多元醇是指分子中含有三个或三个以上羟基的醇类。优选使用液态的多元醇， 从而可以配制出均匀液相的前驱体。在液态的多元醇中优选使用主要由三元醇组成的多元醇； 进一步优选使用的三元醇主要由丙三醇组成。

此外，在本发明的方法制备前驱体的过程中，除了以液态多元醇和金属有机盐为原料外， 还可以适当加入常见的有机溶剂作为稳定剂和稀释剂，比如乙醇、乙二醇、1，3-丙二醇等。

可以使用本发明中方法来制备的复合无机金属氧化物包括：钛酸钡(BaTiO₃，简称BTO)、 钛酸铜钙(CaCu₃Ti₄O₁₂，简称CCTO)、钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)、钛酸锶(SrTiO₃)、锆酸钡(BaZrO₃)、 锆酸锶(SrZrO₃)等以及它们的金属掺杂物。

使用本发明的方法制备复合无机金属氧化物时，向前驱体中引入金属元素(除去钛、锆 之外)的金属有机盐优选为羧酸盐，特别优选醋酸盐。在掺杂金属元素的时候，也是使用掺 杂元素的羧酸盐。