[发明专利]钛酸锶球状纳米晶体的制备方法

说明书

本发明公开了一种钛酸锶球状纳米晶体的制备方法，主要解决传统的钛酸锶制备方法复杂、容易产生杂质，钛酸锶粉体的纯度和粒径都很难达到要求的问题。其实现方案是：向配制好的锶钛混合溶液中加入两性表面活性剂十二烷基二甲基胺乙内酯水溶液或椰油酰胺丙基甜菜碱水溶液，获得两性表面活性剂改性的锶钛混合溶液；然后向其加入制备好的氢氧化钠溶液，获得两性表面活性剂改性的锶钛纳米沉淀物；再对该纳米沉淀物依次进行过滤、洗涤、干燥、研磨、烘干、烧结，得到钛酸锶球状纳米晶体。本发明制备操作要求简单，制备周期短，适于工业化生产，样品分散性好，不团聚，具备了晶界层电容器制备要求的特征，能广泛应用在收音机、电视机、计算机电路中。

技术领域

本发明属于化工材料技术领域，特别涉及一种钛酸锶球状纳米晶体制备方法，可用于光催化以及中高压大容量陶瓷电容器、晶界层电容器、压敏电阻器、PTC热敏电阻器、多功能传感器这些电子功能陶瓷材料和器件，也可用于各种微电子异质结构、微型传感器、太阳能电池、多层陶瓷电容器和微型热电器件这些微纳米器件的前沿开发研究。

背景技术

钛酸锶是一种典型的钙钛矿型电子材料，具有独特的化学性质和物理性质，即光催化和压电性，铁电性和高介电常数，由于其优异的物理和化学性能，再加上其优异的耐光腐蚀性、稳定性和易于掺杂以控制电性能的因素，因而是一种非常有应用前景的光催化剂。钛酸锶作为一种重要的钙钛矿结构半导体，其带隙约3.2eV，因此，其在各种微电子异质结构、氧传感器、太阳能电池、多层电容器和热电器件中有着广阔的应用前景，越来越受到人们的关注，正在成为使用最为广泛的钙钛矿型材料之一。

钛酸锶纳米晶体的结构、尺寸和形貌等因素对材料的性能有重要影响，通过控制钛酸锶晶体生长过程可以调整其结构、尺寸和形貌。为了获得具有不同优异功能的钛酸锶纳米材料，研究具有可控形态和粒径大小的单分散钛酸锶纳米晶体已引起广泛关注。

近年来，纳米技术的快速发展和纳米材料的独特性质为纳米钛酸锶材料的发展带来了新的机遇。随着科技的发展，电子陶瓷元件在精度、可靠性、多功能和小型化等方面的需求日益增加。因此，高纯度、超细、均匀钛酸锶晶体的制备和研究已成为一个活跃的领域。目前，制备纳米钛酸锶的方法有很多，主要有：高温固相法，水热法，化学沉淀法，溶胶-凝胶法，微波法等，但大多都没有形成工业化生产，国内需求的高品质SrTiO₃粉体均需要从国外进口，究其原因主要有以下不足：

1.纳米钛酸锶特别容易出现“团聚”现象。

纳米钛酸锶是一种颗粒十分微小的固体粉末材料，它的表面结构与普通钛酸锶相比都有所不同，因此它具有一些特殊的性质，如小尺寸效应和表面效应等。但与此同时，纳米钛酸锶也表现出了较高的表面能，特别容易出现“团聚”现象，阻碍了其发展和应用。例如：高温固相法制备过程需要非常高的能量，反应必须在高温下进行，反应粒子尺寸大，粒度分布宽，固体混合比较困难，原料也不能够完全反应，制得的粉体质量差，杂质含量较高，化学组成不单一；同时由于颗粒与具有宽尺寸分布的微米尺寸范围的初级颗粒容易产生团聚，难以满足一些高级电子功能陶瓷器件的需求。又如，微波合成法，其反应温度高，容易造成晶粒尺寸偏大，易混杂，得不到纯度高的粉体，表面活性差，易形成团聚体，反应进行不完全。

2.存在制备工艺复杂、工艺过程存在危险性、且对环境有危害、制备出试样的结果有待提升、制备工艺周期太长的缺点。例如：