[发明专利]一种利用水热制备立方体形貌四方相钛酸钡的方法

说明书

本发明公开了一种利用水热制备立方体形貌四方相钛酸钡的方法，具体步骤为：首先配置高浓度的碱性溶液，其次，在高浓度的碱性溶液中加入立方相的钛酸钡纳米商粉混合均匀；然后将混合后体系置于反应釜内利用水热法实现钛酸钡纳米颗粒的相变；最后，将水热后产物离心烘干后便可得到立方体形貌四方相钛酸钡。本发明制备的四方相钛酸钡颗粒，粒径范围为150～500nm，形貌为立方体形状，具有良好的压电性，可应用于骨组织工程有利于增加成骨促进性，加快骨组织的愈合和再生；可用于催化降解处理，能有效提高污染物的降解速率。该制备方法成本低、工艺简单，生产周期短，适合大规模工业生产，能够有效的应用到实际生产中。

技术领域

本发明属于陶瓷纳米材料制备技术领域，具体涉及一种利用水热制备立方体形貌四方相钛酸钡的方法。

背景技术

钛酸钡(BaTiO₃)是一种强介电化合物材料，具有高介电常数和低介电损耗，能够自发极化并产生铁电畴，拥有优良的压电效应。与其他压电陶瓷相比，BaTiO₃晶体在极化过程中，BaTiO₃陶瓷可以在任意方向进行，并且可以根据器件的使用范围和功能对其组分进行调整，从而使其适应各种应用环境，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。相比立方相BaTiO₃，四方相BaTiO₃对称性更低，载流子浓度更高，因此具有更加优良的压电效应。当其受到外界机械力的作用后，陶瓷材料自身会发生形变，当形变发生时，会在其周围形成正负电荷，从而被广泛的应用于污水催化降解，生物骨支架材料等领域的应用。

四方相BaTiO₃的制备方法有高温固相合成法、溶胶-凝胶法、草酸盐沉淀法、微波-沉淀法及水热法等。由于水热法制得的粉体结晶度高、团聚少、具有较高的烧结活性等，因而得到越来越广泛的重视，传统水热法所制备的四方相BaTiO₃均一性较差，工艺较复杂，且四方相BaTiO₃含量较少。需要对其进行改进，寻找一种成本低，工艺简单，制备的四方相BaTiO₃颗粒均一性好且含量高的方法。

申请日为2019年11月6日，申请号为CN201911075746.8、公布日为2020年1月3日、公布号为CN110642289A、名称为《一种低温合成四方相钛酸钡纳米粉体的方法》的发明专利申请公开了一种低温合成四方相钛酸钡纳米粉体的方法，以Ti(OC₄H₉)₄、KOH及BaCl₂、Ba(NO₃)₂为原料，利用二次水热法制备出了结晶性好、分散性好的四方相BaTiO₃纳米粉体。但该制备方法需要进行两次水热制备，工艺相对复杂，周期相对较长。

申请日为2018年12月14日，申请号为CN201811530238.X、公布日为2018年2月22日、公布号为CN109369173A、名称为《一种四方相钛酸钡粉体的制备方法及产品》的发明专利申请公开了一种钛酸钡粉体的制备方法，将钡盐或钡的氢氧化物和钛的氧化物或氢氧化物分开球磨或砂磨，分别获得钡盐或钡的氢氧化物浆料和钛的氧化物或氢氧化物浆料，然后将两种浆料在20～40℃下混匀后进行喷雾干燥，获得混合粉体，再向该混合粉体中加入混合粉体总质量5～90％的陶瓷材料，再次混匀后进行微波处理，最终制得粉体晶粒细小，粒径均匀，分散性良好的四方相钛酸钡粉体。但该制备方法操作较复杂，工艺繁琐。

发明内容

本发明的目的是为了优化传统水热法制备四方相钛酸钡纳米颗粒，提供一种利用水热制备立方体形貌四方相钛酸钡的方法，该制备方法简单、成本低廉、颗粒尺寸形貌均一，可大规模用于工业生产。

本发明提供的技术方案：

一种利用水热制备立方体形貌四方相钛酸钡的方法，包括以下步骤：