[发明专利]一种钙钛矿型复合氧化物中空纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及利用常压回流技术合成钙钛矿型复合氧化物中空纳米材料的新技术。

背景技术

钙钛矿型复合氧化物由于具有独特结构及易于掺杂改性而具有介电、铁电、铁磁、压电、热电、催化特、超导、荧光、巨磁电阻等特性；另一方面，中空纳米材料具有高比表面积、低密度、低热膨胀系数、低折光率和良好的表面渗透性等特点。钙钛矿型复合氧化物由于其结构可控、热稳定性好、催化效率高、价格低廉等优点，逐渐成为现代电子、机械、化工、航天、通讯和家电等众多领域研究的热点。

目前钙钛矿型复合氧化物中空纳米材料的制备方法有模板法和非模板法。模板法制备中空纳米材料作为一种有效且广泛综合的方法，存在一定的缺点，传统移除模板的方法需要多个步骤且能量消耗很大，与此相关的成本和冗长的合成程序等缺点阻碍了大规模合成应用，相比之下，不使用模板制备空心结构的方法，而且采用一锅(一步到位)的合成方法更具有吸引力。同时当前制备钙钛矿复合氧化物中空纳米颗粒多数采用高温高压的水热法，由于水热法反应温度高，压力大，不连续等特点，使得该方法大规模生产受到了限制。到目前为止，还没有在水体系通过常压回流制备钙钛矿复合氧化物中空纳米颗粒。本发明提供了一种工艺简单，易于控制，更为安全有效并且可实现规模连续化生产的常压回流法制备钙钛矿复合氧化物中空纳米材料的方法。

发明内容

本发明提供钙钛矿型复合氧化物中空纳米材料的制备方法，具体涉及一种常压回流合成钙钛矿型复合氧化物中空纳米材料的制备技术。其特征在于包括如下步骤：

步骤一、在搅拌条件下，将原料钡或锶的化合物和锆或铪的化合物以摩尔比0.5～1.6溶解于去离子水中，得到前驱体溶液。

步骤二、配制质量分数为10％～70％的氢氧化钾溶液或悬浊液。

步骤三、将氢氧化钾水溶液或悬浊液加入到步骤(1)制备的溶液中，搅拌0.5小时，得到白色浑浊液。

步骤四、将步骤三制备的白色浑浊液加入到聚四氟乙烯三颈烧瓶中，把聚四氟乙烯三颈烧瓶置于120～220℃恒温硅油浴中常压回流1小时以上。

步骤五、将步骤四所得样品分别用去离子水、冰醋酸、无水乙醇反复洗涤，离心，烘干后得到白色粉末状。

本发明制备方法所得钙钛矿型复合氧化物中空纳米材料的结构和物相通过透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线电子能谱等分析表征得到确证。

附图说明

图1为本发明制备方法所制得的锆酸钡中空纳米球的XRD谱图；

图2为本发明制备方法所制得的锆酸钡中空纳米球的TEM照片图；

图3为本发明制备方法所制得的铪酸钡中空纳米球的XRD谱图；

图4为本发明制备方法所制得的铪酸钡中空纳米球的TEM照片图；

图5为本发明制备方法所制得的锆酸锶中空纳米立方的XRD谱图；

图6为本发明制备方法所制得的锆酸锶中空纳米立方的TEM照片图；

图7为本发明制备方法所制得的铪酸锶中空纳米立方的XRD谱图；

图8为本发明制备方法所制得的铪酸锶中空纳米立方的TEM照片图。

具体实施方式

实施例1

制备钙钛矿复合氧化物锆酸钡中空纳米材料，其工艺方法如下：

1.在搅拌的情况下，将0.96g硝酸钡和1.076g八水合氧氯化锆溶于10ml去离子水中，得到前驱体溶液。

2.将40g氢氧化钾溶于40ml去离子水中，配制成质量百分比为50％的氢氧化钾溶液。

3.将步骤2中配制的氢氧化钾水溶液加入到步骤1制备的前躯体溶液中，搅拌0.5小时，得到白色浑浊液。

4.将步骤3制备的白色浑浊液加入到聚四氟乙烯三颈烧瓶中，在搅拌下置于200℃的导热硅油浴常压加热回流反应12小时。

5.反应结束后，分别用去离子水、冰醋酸、无水乙醇反复洗涤反应产物，离心，烘干后得到乳白色粉体。

经XRD(参见图1)和TEM(参见图2)表征，本实施例所得钙钛矿复合氧化物为锆酸钡，锆酸钡中空纳米球粒径为80-150nm。

实施例2

制备钙钛矿复合氧化物铪酸钡中空纳米材料。

在步骤1的前躯体制备中，选用将0.96g硝酸钡溶于5.22ml浓度为0.6352g/L的四氯化铪溶液中，得到前驱体溶液。余同实施例1。

经XRD(参见图3)和TEM(参见图4)表征，本实施例所得钙钛矿复合氧化物为铪酸钡，铪酸钡中空纳米球粒径为100-150nm。