一种LaxBa2‑xTiSi2O8非晶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种LaxBa2‑xTiSi2O8非晶及其制备方法，该方法包括：制备所述LaxBa2‑xTiSi2O8的块体原材料；取激光悬浮炉，切取与所述激光悬浮炉的喷嘴口大小匹配的所述块体原材料放入所述喷嘴口内；调节所述激光悬浮炉的激光功率以及气流流速，当所述块体原材料处于液体稳定悬浮状态时，将所述激光功率迅速降为零，既得所述LaxBa2‑xTiSi2O8非晶。本申请采用La3+替代Ba2+施主掺杂可以产生氧空位，引发Ti4+变为Ti3+离子价态，可以进一步影响Ba2TiSi2O8性能。利用基于快速凝固、激光辅助加热的无容器制备技术来制备LaxBa2‑xTiSi2O8非晶材料很有意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非晶材料制备
，特别是涉及一种LaxBa2-xTiSi2O8非晶及其制备方法。
技术介绍
非晶短程有序、长程无序、各向同性，具有许多优于晶体的物理性能、化学性能、电磁性能。在信息、能源、生物、精密机器、航空航天等方面有广阔的应用前景，受到了国内外研究者的广泛关注。处在高能态的液态物质，随着温度降低或压力升高，会趋向低能量的稳定平衡晶态，在液态和晶态之间会存在很多的热力学亚稳相，包括不同能量状态的亚稳非晶相，随着能量降低非晶材料的结构发生变化变为稳定的晶态，晶化过程不同，可以生成不同微观结构的状态，产生不同的性能。现有技术中，制备非晶方法方面：主要集中在铜模铸造法、水淬法、吸铸法、定向区域熔炼法、非晶粉末挤压成型法等方法。然而这些制备方法一般涉及到与淬火表面的物理接触，可能会产生异质形核，影响非晶形成；此外快速的热量释放也可能导致缺陷的产生。Ba2TiSi2O8属于四方晶系，非中心对称的空间群结构，作为一种新型的铁电性矿物，具有与众不同的特殊性。它是一种非铅基铁电体，具有异常的压电系数d33和d31,温度高，稳定性好，具有潜在应用价值。采用现有技术中制备Ba2TiSi2O8非晶的方法往往生产效率不高，同时制备的Ba2TiSi2O8非晶经常含有杂质。
技术实现思路
本专利技术提供了一种LaxBa2-xTiSi2O8非晶及其制备方法。本专利技术提供了如下方案：一种LaxBa2-xTiSi2O8非晶的制备方法，该方法包括：制备所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料；取激光悬浮炉，切取与所述激光悬浮炉的喷嘴口大小匹配的所述块体原材料放入所述喷嘴口内；调节所述激光悬浮炉的激光功率以及气流流速，当所述块体原材料处于液态稳定悬浮状态时，将所述激光功率迅速降为零，既得所述LaxBa2-xTiSi2O8非晶。优选的：所述制备所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料；包括：分别将硝酸镧、柠檬酸、钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯、乙酸钡、柠檬酸溶解于混合溶剂中，所述混合溶剂为去离子水、无水乙醇以及冰乙酸的混合液；将所述溶解于所述混合溶剂中的硝酸镧、柠檬酸、钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯、乙酸钡、柠檬酸搅拌成透明溶液，室温静置成湿凝胶状态的湿凝胶；将所述湿凝胶放置于干燥箱中烘干成干凝胶，将所述干凝胶进行第一研碎、第一过筛、第一预烧、第一造粒、第一压制成型、第一烧结致密处理既得所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料。优选的：所述第一预烧温度为820～850℃，所述第一烧结致密温度为1100～1300℃。优选的：所述制备所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料；包括：分别将二氧化硅、碳酸钡、二氧化钛、氧化镧、助磨剂混合球磨，将球磨后的所述氧化镧、氧化镓、氧化铝进行干燥、第二研碎、第二过筛、第二预烧、第二造粒、第二压制成型、第二烧结致密处理既得所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料。优选的：所述第二预烧温度为850～900℃，所述第二烧结致密温度为1100～1300℃。优选的：所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料中La3+离子、Ba2+离子、Ti4+离子、Si4+离子的摩尔百分比之和为100％。一种采用所述的方法制备的LaxBa2-xTiSi2O8非晶。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：通过本专利技术，可以实现一种LaxBa2-xTiSi2O8非晶及其制备方法，在一种实现方式下，该方法包括：制备所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料；取激光悬浮炉，切取与所述激光悬浮炉的喷嘴口大小匹配的所述块体原材料放入所述喷嘴口内；调节所述激光悬浮炉的激光功率以及气流流速，当所述块体原材料处于液态稳定悬浮状态时，将所述激光功率迅速降为零，既得所述LaxBa2-xTiSi2O8非晶。本申请采用La3+替代Ba2+施主掺杂可以产生氧空位，引发Ti4+变为Ti3+离子价态，可以进一步影响Ba2TiSi2O8性能。利用基于快速凝固、激光辅助加热的无容器制备技术来制备LaxBa2-xTiSi2O8非晶材料很有意义。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。制备非晶方法方面：主要集中在铜模铸造法、水淬法、吸铸法、定向区域熔炼法、非晶粉末挤压成型法等方法。然而这些制备方法一般涉及到与淬火表面的物理接触，可能会产生异质形核，影响非晶形成；此外快速的热量释放也可能导致缺陷的产生。因此，为了获得大的超过冷度，通常需要非常快的冷却速度（>105℃s-1）。然而，无容器制备技术的出现有利于解决上述可能产生的各种问题，与此同时，由于整个凝固转变过程中不与容器壁接触，同时避免了容器壁带来的杂质影响，抑制了非均质形核，使得液态熔体在相对低的冷却速度下就可以获得大的过冷，有利于非晶的形成特别是非晶形成能力差的材料体系。钡钛硅石(Ba2TiSi2O8)属于四方晶系，非中心对称的空间群结构，作为一种新型的铁电性矿物，具有与众不同的特殊性。它是一种非铅基铁电体，具有异常的压电系数d33和d31,温度高，稳定性好，具有潜在应用价值。本申请采用La3+替代Ba2+施主掺杂可以产生氧空位，引发Ti4+变为Ti3+离子价态，可以进一步影响Ba2TiSi2O8性能。利用基于快速凝固、激光辅助加热的无容器制备技术来制备LaxBa2-xTiSi2O8非晶材料很有意义。实施例本专利技术实施例提供的一种LaxBa2-xTiSi2O8非晶的制备方法，该方法包括：制备所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料；在实际应用中，该块体原材料可以采用溶胶凝胶法制备，具体的分别将硝酸镧、柠檬酸、钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯、乙酸钡、柠檬酸溶解于混合溶剂中，所述混合溶剂为去离子水、无水乙醇以及冰乙酸的混合液；将所述溶解于所述混合溶剂中的硝酸镧、柠檬酸、钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯、乙酸钡、柠檬酸搅拌成透明溶液，室温静置成湿凝胶状态的湿凝胶；将所述湿凝胶放置于干燥箱中烘干成干凝胶，将所述干凝胶进行第一研碎、第一过筛、第一预烧、第一造粒、第一压制成型、第一烧结致密处理既得所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料。进一步的，所述混合溶剂中包含的所述无水乙醇以及冰乙酸与所述钛酸四正丁酯的摩尔比为4:1。所述第一预烧温度为820～850℃，所述第一烧结致密温度为1100～1300℃。还可以采用固相法进行制备，具体的，分别将二氧化硅、碳酸钡、二氧化钛、氧化镧、助磨剂混合球磨，将球磨后的所述氧化镧、氧化镓、氧化铝进行干燥、第二研碎、第二过筛、第二预烧、第二造粒、第二压制成型、第二烧结致密处理既得所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料。进一步的，所述第二预烧温度为850～900℃，所述第二烧结致密温度为1100～1300℃。所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料中La3+离子、Ba2+离子、Ti4+离子、Si4+离子的摩尔百分比之和为100％。取激光悬浮炉，切取与所述激光悬浮炉的喷嘴口大小匹配的所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LaxBa2‑xTiSi2O8非晶的制备方法，其特征在于，所述方法包括：制备所述LaxBa2‑xTiSi2O8的块体原材料；取激光悬浮炉，切取与所述激光悬浮炉的喷嘴口大小匹配的所述块体原材料放入所述喷嘴口内；调节所述激光悬浮炉的激光功率以及气流流速，当所述块体原材料处于液态稳定悬浮状态时，将所述激光功率迅速降为零，既得所述LaxBa2‑xTiSi2O8非晶。

【技术特征摘要】
1.一种LaxBa2-xTiSi2O8非晶的制备方法，其特征在于，所述方法包括：制备所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料；取激光悬浮炉，切取与所述激光悬浮炉的喷嘴口大小匹配的所述块体原材料放入所述喷嘴口内；调节所述激光悬浮炉的激光功率以及气流流速，当所述块体原材料处于液态稳定悬浮状态时，将所述激光功率迅速降为零，既得所述LaxBa2-xTiSi2O8非晶。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备所述LaxBa2-xTiSi2O8的块体原材料；包括：分别将硝酸镧、柠檬酸、钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯、乙酸钡、柠檬酸溶解于混合溶剂中，所述混合溶剂为去离子水、无水乙醇以及冰乙酸的混合液；将所述溶解于所述混合溶剂中的硝酸镧、柠檬酸、钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯、乙酸钡、柠檬酸搅拌成透明溶液，室温静置成湿凝胶状态的湿凝胶；将所述湿凝胶放置于干燥箱中烘干成干凝胶，将所述干凝胶进行第一研碎、第一过筛、第一预烧、第一造粒、第一压制成型、第一烧结致密处理既得所述La...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐西伟，李颖，包立，魏新芳，王丹，张敏，张晓燕，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21