两步共沉淀法制备铌酸锶钡纳米粉体的方法技术

本发明专利技术公开了一种两步共沉淀法制备铌酸锶钡纳米粉体的方法，该方法以草酸铌、乙酸钡、硝酸锶为原料，以碳酸铵为沉淀剂，氨水为pH调节剂。其制备过程中，先将草酸铌、乙酸钡、硝酸锶分别溶解到去离子水中；然后将乙酸钡和硝酸锶溶液混合后加入碳酸铵溶液，充分搅拌后将草酸铌溶液逐滴加入该混合溶液中；接着加入氨水调节溶液pH值至11并充分搅拌；最后将陈化、过滤、洗涤后的沉淀在80℃烘箱中恒温干燥得到前驱体粉末。该粉末煅烧后，即可得到铌酸锶钡纳米粉体。本发明专利技术方法制备铌酸锶钡纳米粉体的过程中，不涉及有毒有强腐蚀性及昂贵的化学试剂，且设备简单，流程紧凑，制备成本低，得到的纳米粉体可以用来制备具有电卡效应的铌酸锶钡陶瓷。

Preparation of barium strontium niobate nano powder by two step coprecipitation method

The invention discloses a method for preparing strontium barium niobate nanopowder by two step coprecipitation method. The method takes NB oxalate, barium acetate and strontium nitrate as raw materials, ammonium carbonate as precipitant, and ammonia as pH regulator. In the preparation process, the niobium oxalate, barium acetate, strontium nitrate respectively dissolved in deionized water; then acetic acid and mixed barium strontium nitrate solution after adding ammonium carbonate solution, stirring after niobium oxalate was added dropwise to the mixed solution; then adding ammonia to adjust the pH value of the solution to 11 and fully finally, Chen Hua will be stirring; filtering and washing the precipitate after 80 degrees in the oven drying to obtain the precursor powder. The powder of barium strontium niobate can be obtained after the powder is calcined. The process of preparing the strontium barium niobate nano powder does not involve toxic, highly corrosive and expensive chemical reagents, and the device is simple, the process is compact, and the preparation cost is low. The obtained nanopowders can be used to prepare strontium barium niobate ceramics with electric card effect.

【技术实现步骤摘要】
两步共沉淀法制备铌酸锶钡纳米粉体的方法
本专利技术涉及电卡制冷
，尤其涉及一种具有大电卡效应的钨青铜结构的电介质陶瓷纳米粉体的制备方法。
技术介绍
电卡效应是指极性材料在外加电场的作用下，产生绝热温变(ΔT)和等温熵变(ΔS)的现象。与传统的蒸汽-压缩制冷相比，电卡制冷具有更高的制冷效率，且不产生温室气体，也不需要使用制冷剂氟利昂，是一种绿色环保的高效制冷技术。电卡效应通常可以视为热释电效应的逆效应，而铌酸锶钡是一种具有大的热释电材料，因而具有极大的电卡制冷前景。铌酸锶钡(简称SBN)材料的制备方法有很多，采用最多的是传统固相反应法，其次有溶胶-凝胶法、共沉淀法等。其中赵九蓬等人在《有机凝胶法低温合成纳米SrxBa1-xNb2O6粉体》(《无机材料学报》2004年19卷第1期，75-80页)一文中，以柠檬酸和乙二胺四乙酸为配位剂与金属离子配位，以水作为溶剂，获得的凝胶在800℃煅烧2小时，即得到白色Sr0.5Ba0.5Nb2O6纳米粉体。A.V.Murugan在《AcoprecipitationtechniquetoprepareSr0.5Ba0.5Nb2O6》(《BulletinofMaterialsScience》2006年29卷第3期，221-223页)一文中以五氧化二铌，氯化钡和氯化锶为原料，以草酸铵和氨水为沉淀剂，通过共沉淀法制得了Sr0.5Ba0.5Nb2O6纳米粉体。此方法在制备过程中，需要使用强腐蚀性的HF溶液溶解Nb2O5，实验过程存在安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种不涉及有毒有强腐蚀性的化学试剂、操作简单、制备成本低、产品质量好的共沉淀法制备铌酸锶钡纳米粉体的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种两步共沉淀法制备铌酸锶钡纳米粉体的方法，该方法以草酸铌、乙酸钡、硝酸锶为原料，以碳酸铵溶液为沉淀剂，以氨水为pH调节剂。根据所制备试样的成分配制前驱体溶液的摩尔比(Sr:Ba:Nb)，其具体的制备工艺如下：本专利技术的两步共沉淀法制备铌酸锶钡纳米粉体的方法，其需制备的铌酸锶钡的化学式为SrxBa1-xNb2O6，其中为x＝0.4、0.5、0.6或0.75之一，该方法包括以下步骤：(1)配制(NH4)2CO3溶液；(2)在室温下将原料草酸铌，乙酸钡Ba(CH3COO)2和硝酸锶Sr(NO3)2分别溶于去离子水中，不断搅拌，得到透明澄清的草酸铌、乙酸钡和硝酸锶水溶液；(3)将步骤(2)中制得的乙酸钡和硝酸锶溶液混合后，边搅拌边加入步骤(1)制得的(NH4)2CO3溶液中；(4)将步骤(2)制得的草酸铌溶液逐滴加入(3)中制得的混合液，得到含Nb5+、Ba2+和Sr2+三种离子的混合沉淀的混合液，且混合液中三种离子的比例符合铌酸锶钡的化学计量数之比；(5)在步骤(4)制得的混合液中加入氨水调节pH值使阳离子充分沉淀；(6)将步骤(5)制得的混合物水浴陈化，冷却后进行抽滤、洗涤，除去多余的氨水；(7)将步骤(6)制得的沉淀恒温干燥得到前驱体粉末；(8)空气气氛下，将步骤(7)制得的前驱体粉末放在氧化铝坩埚中升温至煅烧温度，当x为0.4时，步骤(8)中煅烧温度为1150℃；当x为0.5时，步骤(8)中煅烧温度为1250℃；当x为0.6时，步骤(8)中煅烧温度为1350℃；当x为0.75时，步骤(8)中煅烧温度为1405℃；煅烧一定时间后随炉冷却，可得到单相白色纳米铌酸锶钡SrxBa1-xNb2O6预烧粉体。上述步骤中具体参数可选用如下：(NH4)2CO3溶液浓度为3mol/L；步骤(5)中加入氨水调节pH值＝11；步骤(6)中混合物在60℃水浴陈化12h；步骤(7)中恒温干燥在80℃烘箱中进行；步骤(8)中升温速度为5℃/min；煅烧时间为3h。目前制备SBN的方法大多为传统的固相反应法，其缺点在于合成温度高且粉末微观形貌不可调控；而在现有技术中形貌调控可用溶胶凝胶法和共沉淀法。溶胶凝胶法制备流程相对较复杂，而现有的共沉淀法需要用到HF溶液来溶解原料Nb2O5，获得Nb元素，不仅在反应过程存在安全隐患，对环境污染大，且原料价格昂贵。本专利技术技术方案中改进了已有的共沉淀制备方法，使操作流程简化，制备成本降低。本专利技术的有益效果是：使用草酸铌作为铌源，大大减少了SBN制备成本，且简化了操作流程，避免使用有毒有害试剂。另外制备工艺更加合理、便于操作，反应易于控制，粉末微观形貌可控。生成的粉末具有较高活性，在700℃低温下已生成SrxBa1-xNb2O6主相，得到纳米SrxBa1-xNb2O6粉末，可以用该粉末制备质优的SrxBa1-xNb2O6陶瓷。附图说明图1为Sr0.4Ba0.6Nb2O6预烧粉体的XRD衍射图谱；图2为Sr0.4Ba0.6Nb2O6预烧粉体的SEM照片，(a)700℃/3h；(b)800℃/3h；(c)900℃/3h；(d)1000℃/3h；(e)1100℃/3h；(f)1150℃/3h；图3为Sr0.4Ba0.6Nb2O6陶瓷粉体的XRD衍射图谱。具体实施方式下面结合具体实施例进一步阐释本专利技术。实施例1以制备0.025molSr0.4Ba0.6Nb2O6纳米粉体为例，所需原料为草酸铌21.16克，乙酸钡3.87克，硝酸锶2.13克，3mol/L碳酸铵溶液100ml，氨水400ml。具体操作如下：1、配制3mol/L的(NH4)2CO3溶液；2、在室温下将21.16克草酸铌，3.87克乙酸钡和2.13克硝酸锶分别溶于300ml，20ml，20ml去离子水中，不断搅拌，得到透明澄清的草酸铌、乙酸钡和硝酸锶水溶液；3、取100ml步骤1制得的(NH4)2CO3溶液中，将步骤2中制得的乙酸钡和硝酸锶溶液混合后，边搅拌边加入该(NH4)2CO3溶液中；4、将步骤2制得的草酸铌溶液逐滴加入3中制得的混合液，得到含Nb5+、Ba2+和Sr2+三种离子的混合沉淀的混合液；5、在步骤4制得的混合液中加入400ml氨水调节pH值至11使阳离子充分沉淀；6、将步骤5制得的混合物在60℃水浴陈化12h，冷却后进行抽滤、洗涤，除去多余的氨水；7、将步骤6制得的沉淀在80℃烘箱中恒温干燥得到前驱体粉末；8、空气气氛下，将步骤7制得的前驱体粉末放在氧化铝坩埚中以5℃/min的升温速度升温至1150℃，然后在1150℃煅烧3小时后随炉冷却，可得到单相白色纳米铌酸锶钡Sr0.4Ba0.6Nb2O6预烧粉体，其XRD衍射图谱如图1所示；9、对预烧粉体进行依次进行压片、烧结、研磨成粉，得到陶瓷粉体，其XRD衍射图谱如图3所示。另外，基于本实施例设置对照试验，其制备方法与实施例的区别仅在于煅烧温度不同，分别为700℃、800℃、900℃、1000℃和1100℃。图2(a)～(g)分别是在700～1150℃的预烧温度下得到的Sr0.4Ba0.6Nb2O6粉体的SEM照片。700～800℃时颗粒大小为20～50nm，颗粒均匀。随着预烧温度的不断升高，颗粒不断长大，从圆球状向长条状变化。900～1000℃时颗粒大小为200nm左右，1000℃时颗粒小于500nm。在1150℃生成Sr0.4Ba0.6Nb2O6单相，700～～1000℃时均有杂相生成。实施例2以制备0.025本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两步共沉淀法制备铌酸锶钡纳米粉体的方法，其特征在于，铌酸锶钡的化学式为SrxBa1‑xNb2O6，其中为x＝0.4、0.5、0.6或0.75，该方法包括以下步骤：(1)配制(NH4)2CO3溶液；(2)在室温下将原料草酸铌，乙酸钡Ba(CH3COO)2和硝酸锶Sr(NO3)2分别溶于去离子水中，不断搅拌，得到透明澄清的草酸铌、乙酸钡和硝酸锶水溶液；(3)将步骤(2)中制得的乙酸钡和硝酸锶溶液混合后，边搅拌边加入步骤(1)制得的(NH4)2CO3溶液中；(4)将步骤(2)制得的草酸铌溶液逐滴加入(3)中制得的混合液，得到含Nb

【技术特征摘要】
1.一种两步共沉淀法制备铌酸锶钡纳米粉体的方法，其特征在于，铌酸锶钡的化学式为SrxBa1-xNb2O6，其中为x＝0.4、0.5、0.6或0.75，该方法包括以下步骤：(1)配制(NH4)2CO3溶液；(2)在室温下将原料草酸铌，乙酸钡Ba(CH3COO)2和硝酸锶Sr(NO3)2分别溶于去离子水中，不断搅拌，得到透明澄清的草酸铌、乙酸钡和硝酸锶水溶液；(3)将步骤(2)中制得的乙酸钡和硝酸锶溶液混合后，边搅拌边加入步骤(1)制得的(NH4)2CO3溶液中；(4)将步骤(2)制得的草酸铌溶液逐滴加入(3)中制得的混合液，得到含Nb5+、Ba2+和Sr2+三种离子的混合沉淀的混合液，且混合液中三种离子的比例符合铌酸锶钡的化学计量数之比；(5)在步骤(4)制得的混合液中加入氨水调节pH值使阳离子充分沉淀；(6)将步骤(5)制得的混合物水浴陈化，冷却后进行抽滤、洗涤，除去多余的氨水；(7)将步骤(6)制得的沉淀恒温干燥得到前驱体粉末；(8)空气气氛下，将步骤(7)制得的前驱体粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴淑雅，朱铖，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33