[发明专利]核壳结构Cu/BaTiO3复合粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合粉体及其制备方法，特别涉及一种具有核壳结构的金属／陶瓷复合粉体及其制备方法。 

背景技术

核壳结构的复合材料以其特有的组成结构与尺度效应，以及特有的声、光、电、热与理化特性，在近些年受到了各领域学者的广泛关注。核壳结构复合材料通常由位于内部的核心材料与包覆于核心材料外的壳层材料组成。与单一组成的材料体系相比，核壳结构体系由于特殊的物质组成与几何结构，可以通过化学合成等手段实现对整体材料物理与化学性质的调控，因此具有极为广泛的应用前景。 

在过去十几年研究过程中，研究者通过各种物理化学手段制备与合成了多种超细与微米级别，且具有特定几何结构、物理性能与表面特征的核壳结构复合材料，并广泛的应用于功能涂料、化学催化、元素分离、医学诊断等诸多领域。通过对物质组成与几何结构的设定，可以实现对核壳结构材料机械强度、光学性质、磁学性能、电学性能等各方面性质的定向调控。通过对壳层材料的功能化设定与处理，可以定向地修饰整体材料的表面电荷，表面催化反应活性，并且能够显著增强粒子的分散与稳定性能。同时，可以对粒子内部的核心材料起到很好的保护作用，不受外界理化环境的影响。如在金粒子表面包覆SiO₂功能层，不但能够保护内部的金粒子而且能够控制整体的光学性能。在磁性核心外包覆SiO₂功能层，能够有效提高磁流体的稳定性。在羟基磷灰石表面包覆SiO₂功能层能够有效提高生物相容性。另外，在a-Fe₂O₃表面包覆TiO₂功能层，在起到保护作用的同时，也提高了粉体在可见光区的吸收能力。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳结构Cu／BaTiO₃复合粉体及通过 水热方法一步合成具有核壳结构的Cu／BaTiO₃复合粉体的方法。该方法的特点是在水热合成BaTiO₃的过程中加入控制量的超细Cu粉，实现了BaTiO₃在超细Cu粉表面的形成和生长，获得了以Cu粉为内层核材料，BaTiO₃为外层壳材料的Cu／BaTiO₃核壳结构复合粉体。该合成方法工艺步骤简单，产品的合成效率高，生产成本低。 

本发明的目的是通过如下技术方案实现： 

一种核壳结构Cu／BaTiO₃复合粉体，以Cu粉为内层核材料、BaTiO₃为外层壳材料。 

一种通过水热方法一步合成具有核壳结构的Cu／BaTiO₃复合粉体的方法，其步骤如下： 

(1)称取一定质量的KOH溶于蒸馏水中，在搅拌状态下将一定量的钛酸四丁酯缓慢滴加到KOH溶液中，然后加入一定质量的醋酸钡，搅拌至溶解，再加入一定量的超细Cu粉，得到混合溶液。 

(2)向步骤(1)的混合溶液中再加入一定量的KOH，持续搅拌20～40min。 

(3)将步骤(2)获得的样品装入高压水热釜中，进行水热反应。 

(4)反应结束后，将水热釜中的样品取出，用乙酸调节pH值至中性，然后洗涤。 

(5)将步骤(4)所得样品干燥，即得到Cu／BaTiO₃核壳结构复合粉体。 

本发明中，所述的超细Cu粉由水热法制备得到。 

本发明中，所述的水热反应的温度为180～200℃，时间21～24小时。 

本发明中，所述的各物质加入量的摩尔比为：醋酸钡∶钛酸四丁酯∶KOH∶Cu=1.2∶1.0∶20.0∶2.9～4.0。 

本发明中，所述的Cu／BaTiO₃复合粉体为球形颗粒，粒度15～25μm。 

本发明中，所述的干燥温度为100℃，时间为18～24h。 

Cu超细粉体具有较低的室温电阻率，是电学性能比较理想导电粉体，但是其化学稳定性不高，容易发生腐蚀、氧化而失效。因此本发 明通过在其表面形成化学稳定性较高的BaTiO₃陶瓷层，获得具有核壳结构的Cu／BaTiO₃复合粉体，以增强其化学稳定性。 

本发明所制备的Cu／BaTiO₃复合粉体具有以下特点：