【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米氧化物制备，特别涉及一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法。
技术介绍
1、层状钙钛矿氧化物是一类层内具有钙钛矿结构而层间距离较大的氧化物尤以钛酸铋(bi4ti3o12)为代表。因具有够自发极化的特性、高的居里温度、强的自发极化性和低的极化疲劳等优点，钛酸铋也是一种前景广阔的无铅铁电材料。在现代微电子微机电系统、信息储存等方面有着广阔的应用前景。
2、钛酸铋陶瓷具有高介电常数和低介电损耗，这使得它们在各种应用中可用作介电材料，包括电容器、压电器件和储能器件。同时，它们还表现出强大的压电特性，这使得它们在超声换能器、致动器和传感器等领域获得广泛研究。
3、以钛酸铋为代表的层状钙钛矿在催化领域、复合功能材料中也有潜在的应用。这就需要合成纳米粉体，以提高性能。
4、目前钛酸铋粉末主要采用的高温固相法合成，偶有采用水热法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等。yongyu li等人在journal of molecular catalysis a:chemical杂志于2013年发表题为“iodine-sensitized bi4ti3o12/tio2photocatalyst with enhancedphotocatalytic activity on degradation of phenol”的论文(volume 379,15november2013,pages 146-151)，该论文采用融盐法合成了bi4ti3o12，将铋源、钛源和盐按照一定比例配制反应混合物，混合均匀后，加热
5、因此，为了解决上述困难，寻找一种简单有效的方法合成纳米级的层状钙钛矿氧化物，如bi4ti3o12颗粒成为迫切需求。本法在醇水溶液中直接合成纳米层状钙钛矿氧化物的新型合成方法，无需高温处理可直接获得纳米层状钙钛矿氧化物粉体。工艺简单、设备要求低、合成效率高，产品活性高。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种工艺简单、成本低、性能好的纳米级的层状钙钛矿氧化物，如bi4ti3o12颗粒的制备方法，特别涉及在醇水溶液中直接合成纳米层状钙钛矿氧化物的新型合成方法。通过将硝酸铋、钛酸四丁酯按照一定比例加入到适当经过酸化的醇水混合溶剂中溶解，再加入有适当的沉淀剂的适当的醇中，在一定温度下搅拌、水解，持续一定反应时间在溶液中直接合成层状钙钛矿氧化物，通过洗涤干燥获得所需要的纳米层状钙钛矿氧化物粉体。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，特别涉及在醇水溶液中直接合成纳米层状钙钛矿氧化物的新型合成方法，具体包括以下步骤：
3、1)将钛酸四丁酯溶解在醇中，加入酸制成a液；
4、2)取硝酸铋溶解于质量浓度为0.1～30％的稀酸中，制成b液；
5、3)将a液与b液混合形成c液；
6、4)将沉淀剂加入到醇中形成d液后加热；
7、5)将c液逐滴加入上述带有沉淀剂的d液中搅拌，c液滴定完毕形成沉淀后，持续反应，体系温度降至室温，洗涤、固液分离；
8、6)将洗涤后的粉体在50～250℃的温度下烘干获得纳米层状钙钛矿氧化物粉体。
9、其中：
10、所述步骤1)中，醇选自乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、丁醇中的一种或多种，选用多种醇时，醇加入的总比例与一种醇相同，多种醇之间为任意比例；酸选自甲酸、乙酸、丙酸、硫酸、盐酸或硝酸中的一种或多种的混合酸，选用混合酸时，酸加入的总比例与一种醇相同，多种酸之间为任意比例。
11、所述步骤1)中，钛酸四丁酯与醇的质量比为(0.1～50)：1，酸与钛酸四丁酯的摩尔比为(0.1～8)：1。
12、所述步骤2)中，硝酸铋与钛酸四丁酯的摩尔比依据所制备的层状钙钛矿中bi：ti来设定；稀酸的种类与步骤1)中的一致，硝酸铋与酸的摩尔比为(0.1～10)：1。
13、所述步骤4)中，醇的的种类与步骤1)中的一致，沉淀剂选自尿素、碳酸氢铵、氨水、甲胺、乙胺、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种。
14、所述步骤4)中，沉淀剂与酸的当量数、金属离子当量数之和的比值为(0.5～2)：1。
15、所述步骤5)中，持续反应时间为20～600min；固液分离指过滤、离心分离或压滤。
16、所述步骤6)中，制得产物的粒度为10～200nm。
17、所述步骤6)中，若反应形成难溶的胺的衍生物，烘干后的粉体需要进行热处理，以除去此类化合物，热处理温度为250～800℃。
18、本专利技术所提供的方法的有益效果在于：
19、本方法在醇水溶液中直接合成纳米层状钙钛矿氧化物的一种简单有效的纳米级的层状钙钛矿氧化物如bi4ti3o12颗粒新型合成方法，无需高温处理可直接获得纳米层状钙钛矿氧化物粉体，工艺简单、设备要求低、合成效率高。本方法极大的节约了能耗，同时避免了粉体因高温而产生的晶粒长大，为粉体后续应用打下良好基础。
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1.一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，所述步骤1)中，醇选自乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、丁醇中的一种或多种，选用多种醇时，醇加入的总比例与一种醇相同，多种醇之间为任意比例；酸选自甲酸、乙酸、丙酸、硫酸、盐酸或硝酸中的一种或多种的混合酸，选用混合酸时，酸加入的总比例与一种醇相同，多种酸之间为任意比例。
3.根据权利要求1所述的一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，所述步骤1)中，钛酸四丁酯与醇的质量比为(0.1～50)：1，酸与钛酸四丁酯的摩尔比为(0.1～8)：1。
4.根据权利要求1所述的一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，所述步骤2)中，硝酸铋与钛酸四丁酯的摩尔比依据所制备的层状钙钛矿中Bi：Ti来设定；稀酸的种类与步骤1)中的一致，硝酸铋与酸的摩尔比为(0.1～10)：1。
5.根据权利要求1所述的一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，所述步
6.根据权利要求1所述的一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，所述步骤4)中，沉淀剂与酸的当量数、金属离子当量数之和的比值为(0.5～2)：1。
7.根据权利要求1所述的一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，所述步骤5)中，持续反应时间为20～600min；固液分离指过滤、离心分离或压滤。
8.根据权利要求1所述的一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，所述步骤6)中，制得产物的粒度为10～200nm。
9.根据权利要求1所述的一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，所述步骤6)中，若反应形成难溶的胺的衍生物，烘干后的粉体需要进行热处理，以除去此类化合物，热处理温度为250～800℃。
...【技术特征摘要】
1.一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，所述步骤1)中，醇选自乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、丁醇中的一种或多种，选用多种醇时，醇加入的总比例与一种醇相同，多种醇之间为任意比例；酸选自甲酸、乙酸、丙酸、硫酸、盐酸或硝酸中的一种或多种的混合酸，选用混合酸时，酸加入的总比例与一种醇相同，多种酸之间为任意比例。
3.根据权利要求1所述的一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，所述步骤1)中，钛酸四丁酯与醇的质量比为(0.1～50)：1，酸与钛酸四丁酯的摩尔比为(0.1～8)：1。
4.根据权利要求1所述的一种直接合成法制备纳米层状钙钛矿氧化物的方法，其特征在于，所述步骤2)中，硝酸铋与钛酸四丁酯的摩尔比依据所制备的层状钙钛矿中bi：ti来设定；稀酸的种类与步骤1)中的一致，硝酸铋与酸的摩尔比为(0.1～10)：1。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐建全，韩秀梅，帅乐，翟燕，王振宇，邓蕤，陈克楠，刘玮晨，马进，梁子洲，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：
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