[发明专利]一种LiNbO3纳米线的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及LiNbO₃纳米线的合成方法。

背景技术

碱金属铌酸盐材料，如铌酸锂、铌酸钠、铌酸钾、铌酸钠钾及铌酸钾锂晶体，具有优越的铁电性能、压电性能、光折变性能、声光性能、电光性能和非线性光学性能，同时也具有优异的力学和化学稳定性，因此它们广泛引起材料工作者们的关注和兴趣。作为压电陶瓷，碱金属铌酸盐材料与含铅压电陶瓷相比更加环保。它们很有可能成为下一代无铅、高度生物相容、压电性能可调的传感器。LiNbO₃是一种十分重要的典型碱金属铌酸盐材料，它的带隙宽度约为4eV。LiNbO₃已被广泛用在许多电光设备和表面声波器件中。除此以外，它还是一种铁电晶体，在许多系统中也可作为优异的介电材料。

随着微纳电子技术的发展，一维纳米结构氧化物由于比其相对应的块体材料具有许多更加优越的性能，而引起了科研工作者们越来越多的关注。据报道，许多设备是基于这些一维纳米结构材料制造而成的。对一维纳米结构LiNbO₃合成制备的研究对现代生物医学、新信息技术等高新技术产业的发展都具有十分重要的意义，它们在生物体荧光标记、非线性光学器件、一维纳米结构无铅压电陶瓷等领域具有很大的应用前景。

目前，已经有多种化学方法被应用于一维纳米结构碱金属铌酸盐材料的合成制备中，如溶胶凝胶法、水热合成法、熔盐反应法和聚合物合成法等。但目前还很少有LiNbO₃纳米线的合成方法的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种LiNbO₃纳米线的合成方法。

本发明的LiNbO₃纳米线的合成方法，其步骤如下：

1）将金属Nb粉和浓度为2M的尿素溶液置于反应釜中，其中Nb粉与尿素的摩尔比为1:90~120，尿素溶液的总体积为反应釜总体积的65%~75%，搅拌均匀后密封反应釜，在150~250℃下保温10~30天进行水热反应，反应结束后自然冷却到室温，将所得产物用去离子水清洗干净并烘干，得NH₄Nb₃O₈纳米线；

2）将所制得的NH₄Nb₃O₈纳米线与Li₂CO₃粉末以2:3的摩尔比研磨混合均匀，然后将混合均匀的粉末置于KCl的熔盐中在750~850℃下保温反应10~30min，用去离子水和酒精充分清洗，烘干，得LiNbO₃纳米线。

本发明采用NH₄Nb₃O₈纳米线作为反应物，从而十分有效地促进了一维线状纳米结构LiNbO₃的合成。本发明制备方法简单、所需的设备便宜，易于操作，所需原料易得、重复利用性强；制备得到的LiNbO₃纳米线材料可广泛应用于生物体荧光标记、非线性光学器件、一维纳米结构无铅压电陶瓷等光、电领域。

附图说明

图1(a)为通过200℃水热反应20天得到NH₄Nb₃O₈纳米线的SEM形貌照片，(b) NH₄Nb₃O₈纳米线的XRD分析结果，(c) NH₄Nb₃O₈纳米线的TEM照片；

图2(a)为通过在780℃下熔盐反应10min得到LiNbO₃纳米线的SEM形貌照片，(b) LiNbO₃纳米线的XRD分析结果，(c) LiNbO₃纳米线的TEM照片；；

图3 LiNbO₃纳米线的Raman光谱分析结果。

图4为通过在830℃下熔盐反应25min得到LiNbO₃纳米线的SEM形貌照片。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1：