一种掺杂铌酸锂粉体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种掺杂铌酸锂粉体及其制备方法与应用，属于铌酸锂材料技术领域，解决了现有技术中掺杂铌酸锂的制备方法存在成本高、工艺流程复杂、产量低、产品的微观形貌和相组成不能精确控制且性能不佳的问题。本发明专利技术的掺杂铌酸锂粉体的制备方法，利用高压釜，通过对金属氧化物、锂源和铌源的混合粉体采用水热合成法就能得到掺杂铌酸锂粉体，工艺简单，成本低廉，无需复杂设备；粉体的微观形貌呈立方晶结构，并伴随有少量纳米级不规则颗粒，具有优良的结构和性能，适用于光学、电子、磁学等多个领域；可实现多种金属氧化物的掺杂，并通过调整合成温度、合成时间以及热处理条件，获得不同性能的掺杂铌酸锂粉体，实用性强，生产速率高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂铌酸锂粉体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及铌酸锂材料
，具体涉及一种掺杂铌酸锂粉体及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]铌酸锂(LiNbO3)是一种具有多种应用的功能材料，如光学、声学和电子领域。
[0003]铌酸锂的性能可以通过掺杂金属氧化物来优化，如氧化钨(WO3)、氧化铁(Fe2O3)和氧化锆(ZrO2)等。对于掺杂铌酸锂的合成方法，目前已有多种技术可供选择。然而，这些技术在某些方面仍存在局限性。传统的合成方法如高温固相法和溶胶
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凝胶法存在一定的局限性，如成本高、工艺流程复杂和产量低。此外，这些方法可能无法满足特定应用领域对铌酸锂粉末性能的要求，利用这些方法制备铌酸锂粉末，产品的微观形貌和相组成不能精确控制，且性能不佳。
[0004]综上，现有技术中掺杂铌酸锂的制备方法存在成本高、工艺流程复杂、产量低、产品的微观形貌和相组成不能精确控制且性能不佳的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种掺杂铌酸锂粉体及其制备方法与应用，解决了现有技术中掺杂铌酸锂的制备方法存在成本高、工艺流程复杂、产量低、产品的微观形貌和相组成不能精确控制且性能不佳的问题。
[0006]本专利技术提供了一种掺杂铌酸锂粉体的制备方法，包括：
[0007]将金属氧化物、锂源和铌源混合，加入水，经水热合成得到掺杂铌酸锂粉体。
[0008]进一步的，所述水为去离子水；所述水热合成指将经过混合的金属氧化物、锂源和铌源加入去离子水水后，密封在高压釜中，升温至设定的合成温度并在合成时间内保持该合成温度。
[0009]进一步的，所述金属氧化物指WO3、Fe2O3、ZnO、MnO2、TiO2、CuO、ZrO2、SnO2、Al2O3和NiO中的一种，或两种以上的组合；所述锂源为LiOH
·
H2O或Li2CO3；所述铌源为Nb2O5。
[0010]进一步的，所述合成温度为260～270℃；所述合成时间为24～72h。
[0011]进一步的，所述掺杂铌酸锂粉体的制备方法，还包括：
[0012]对经水热合成得到的掺杂铌酸锂粉体进行洗涤、干燥处理；
[0013]将干燥后的掺杂铌酸锂粉体进行热处理，热处理后炉冷至室温，得到经过热处理的掺杂铌酸锂粉体。
[0014]进一步的，所述热处理指将干燥后的掺杂铌酸锂粉体放入加热炉中，提升炉温至500～900℃并保持1～4h，再炉冷至室温。
[0015]本专利技术还提供了一种掺杂铌酸锂粉体，所述掺杂铌酸锂粉体利用上述制备方法制备得到。
[0016]本专利技术还提供了一种掺杂铌酸锂粉体在光学领域、电子领域或磁学领域的应用。
[0017]本专利技术还提供了一种利用上述的掺杂铌酸锂粉体制备掺杂铌酸锂陶瓷的方法，包括：
[0018]采用陶瓷制备工艺，对所述掺杂铌酸锂粉体进行处理，得到陶瓷粗坯；
[0019]根据陶瓷粗坯及使用场景确定进行或者不进行机加工，获得掺杂铌酸锂陶瓷。
[0020]进一步的，所述掺杂铌酸锂陶瓷中掺杂源元素选自W、Fe、Zn、Mn、Ti、Cu、Zr、Sn、Al和Ni中的一种或多种元素，且选择对应元素的摩尔分数不超过20mol％；所述掺杂源元素都以氧化物的形式存在于陶瓷中；所述掺杂铌酸锂陶瓷具有多晶结构，其方块电阻小于106Ω。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少具有现如下有益效果：
[0022](1)本专利技术的掺杂铌酸锂粉体的制备方法，仅利用高压釜，直接通过对金属氧化物、锂源和铌源的混合粉体采用水热合成法就能得到掺杂铌酸锂粉体，工艺简单，成本低廉，无需复杂设备。
[0023](2)本专利技术的掺杂铌酸锂粉体的微观形貌呈立方晶结构，平均粒径为2～3.8μm，并伴随有少量纳米级不规则颗粒；本专利技术的掺杂铌酸锂粉体具有优良的结构和性能，可用于光学、电子、磁学等多个领域，适用范围广。
[0024](3)本专利技术的掺杂铌酸锂粉体的制备方法，可实现多种金属氧化物的掺杂，并通过对合成温度、合成时间以及热处理条件的调整，能够获得不同性能的掺杂铌酸锂粉体，实用性强，生产速率高；例如，通过增加掺杂元素的浓度，可以实现对掺杂铌酸锂粉体的导电性、光学性能、压电性能等方面的改善。
附图说明
[0025]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。
[0026]图1为本专利技术实施例1中利用掺杂铌酸锂粉体制备方法制备得到的未经热处理的WO3掺杂LiNbO3粉体的微观形貌；
[0027]图2为本专利技术实施例1中利用掺杂铌酸锂粉体制备方法制备得到的经过900℃热处理2h后的WO3掺杂LiNbO3粉体的微观形貌；
[0028]图3为本专利技术实施例1中利用掺杂铌酸锂粉体制备方法制备得到的未经过热处理的、经过500℃热处理2h后的、经过700℃热处理2h后的以及经过900℃热处理2h后的WO3掺杂LiNbO3粉体的XRD峰谱。
具体实施方式
[0029]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0030]本专利技术公开了通过水热法合成掺杂铌酸锂粉体的方法。通过实施例1至12，本专利技术展示了多种不同掺杂元素及合成条件下的掺杂铌酸锂粉体的合成方法。这些实施例涵盖了不同的掺杂元素、锂源、合成温度以及热处理条件，从而获得具有不同性能的掺杂铌酸锂粉体。通过改变掺杂元素和合成条件，本专利技术提供了一种高效且低成本的方法来调控合成出
的掺杂铌酸锂粉体的性能，从而满足不同应用场景的需求。
[0031]实施例1至12涉及了WO3、Fe2O3、ZnO等不同掺杂元素的掺杂铌酸锂粉体合成，以及使用LiOH
·
H2O和Li2CO3作为锂源的水热合成方法。通过调整水热合成温度、保温时间以及热处理条件，可以实现对掺杂铌酸锂粉体微观结构的调控，从而改变其性能。这些实施例中，合成出的掺杂铌酸锂粉体具有立方晶和纳米级颗粒等不同的形貌，以及不同的相组成。
[0032]此外，通过调整实施例中的合成条件，可以实现对掺杂铌酸锂粉体性能的优化。例如，通过增加掺杂元素的浓度，可以实现对掺杂铌酸锂粉体的导电性、光学性能、压电性能等方面的改善。同时，通过调整热处理条件，可以实现对掺杂铌酸锂粉体晶格结构以及不同的相组成的调控，从而进一步优化其电学和光学等性能。
[0033]总之，通过实施例1至12，本专利技术提供了一种基于水热法的高效、低成本合成掺杂铌酸锂粉体的方法，具有广泛的应用前景。
[0034]在实现高性能掺杂铌酸锂粉体制备的同时，本专利技术还提供了掺杂铌酸锂粉体在能源存储、传感器和电子元件制造领域的广泛应用，这些应用包括但不限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺杂铌酸锂粉体的制备方法，其特征在于，所述掺杂铌酸锂粉体的制备方法包括：将金属氧化物、锂源和铌源混合，加入水，经水热合成得到掺杂铌酸锂粉体。2.根据权利要求1所述的掺杂铌酸锂粉体的制备方法，其特征在于，所述水为去离子水；所述水热合成指将经过混合的金属氧化物、锂源和铌源加入去离子水水后，密封在高压釜中，升温至设定的合成温度并在合成时间内保持该合成温度。3.根据权利要求2所述的掺杂铌酸锂粉体的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物指WO3、Fe2O3、ZnO、MnO2、TiO2、CuO、ZrO2、SnO2、Al2O3和NiO中的一种，或两种以上的组合；所述锂源为LiOH
·
H2O或Li2CO3；所述铌源为Nb2O5。4.根据权利要求3所述的掺杂铌酸锂粉体的制备方法，其特征在于，所述合成温度为260～270℃；所述合成时间为24～72h。5.根据权利要求4所述的掺杂铌酸锂粉体的制备方法，其特征在于，所述掺杂铌酸锂粉体的制备方法，还包括：对经水热合成得到的掺杂铌酸锂粉体进行洗涤、干燥处理；将干燥后的掺杂铌酸锂粉体进行热处理，热处理后炉冷至室...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐惠彬，高明，王方方，张虎，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：