一种钙钛矿型铌钽酸银固溶体的制备方法技术

本发明专利技术的一种钙钛矿型铌钽酸银固溶体的制备方法，属于无机材料制备工艺的技术领域。本发明专利技术是利用NH4HF2、Ag2O、Nb2O5、Ta2O5和H2O2为反应原料，经混合搅拌、水热制备过程制得钙钛矿型铌钽酸银化合物AgNb1-xTaxO3,(0＜x＜1)，水热反应条件是温度180～240℃下反应72～120小时。本发明专利技术方法简便，反应原料廉价，反应条件温和，适合难容物质和含有高温热力学不稳定离子（Ag+）的铌钽酸盐复合氧化物的合成，避免了由于高温烧结产生单质银或者氧化银杂质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机材料制备工艺的
，涉及高温热力学不稳定的离子(Ag+)的钙钛矿型铌钽酸银固溶体材料的制备方法。
技术介绍
压电材料在电子、机械、精密控制、通讯、军事等领域已得到广泛应用。特别是在信息监测、转化、处理以及存储等信息
有着无可比拟的地位。传统的Pb (Zr.Ti) O3能被广泛应用，归结为它的优良性质，压电紧致常数d33 > 400pC/N，居里温度T。> 250°C。这是由于在ABO3钙钛矿结构中，BO6八面体中A位Pb的畸变，向中心外位移，造成正负电荷中心不重合，产生内部极化以及强烈的电场耦合。Pb (Zr.Ti) O3材料中，氧化铅含量高达60%以上，在科研、生产、使用、废弃处理各个环节都会严重危害人类健康和环境生态平衡。世界卫生组织提供的数据表明，全世界每天有近5500名儿童死于与环境污染相关的疾病，其中慢性铅中毒对儿童健康构成威胁远远高于其他环境污染。欧盟在2006年最先提出，投放欧盟市场的电子产品和电器不得含有铅。毫无疑问，大力发展无铅基的环境协调性铁电压电材料，具有非常重要的科学意义和紧迫的市场需求。Fu D S等报道了 AgNbO3铁电极化强度的研究，(App1.Phys.Lett.，2007, 90:252907-252909)，研究结果表明AgNbO3室温时铁电极化强度高达52 μ C/cm2。在AgNbO3家族中，AgNlvxTaxO3 (O < χ < I)陶瓷体系具有较高的介电常数(ε > 430)，在很宽的频率幅度(I~100GHz)内显示出弱的介电散色，在高达30GHz内却有着极小的损耗(Ferroelectric., 2002, 50:181-188.J.Am.Ceram.Soc., 2002, 85 (I): 2738-2744)。AgNb1_xTax03(0<x< D陶瓷 体系因其在微波和毫米波频率范围内具有良好的介电性质，成为新型压电材料候选者。制备AgNb1-JaxO3(O < χ < I)最大困难是纯相的合成，这归咎于高温时Ag+的热力学和动力学的不稳定性。目前，人们对AgNlvxTaxO3(O < χ < I)体系的研究，多是采用传统的高温固相法，高温固相反应取决于固相扩散和较高的反应温度，这会有少量纳米银沉淀在其中，在空气中氧化为氧化银，所以高温烧结时很难控制单质银或氧化银杂相的出现(J.Eur.Ceram.Soc.，2007，27:2549-2560 )。相对而言，采用湿化学法的很少。Tell1.M.B等采用溶胶-凝胶方法制备了 AgNba5Taa5CVy薄膜(J.Sol-Gel.Sc1.Techn.，2007，42:407-411)，以乙醇铌、乙醇钽，硝酸银为原料，选用2-甲氧基乙醇、吡啶为有机助剂，经高温煅烧，燃烧掉有机物得到目标产物。该方法也需要高温煅烧，并且乙醇铌和乙醇钽的极其昂贵价格，阻碍了人们对AgNlvxTaxO3(O < χ < I)体系的研究和应用。目前文献中尚未见报导AgNlvxTaxO3(O < χ < I)的水热合成方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，为克服
技术介绍
存在的问题，提供一种钙钛矿型铌钽酸银固溶体材料的制备方法，制备含有热力学不稳定离子(Ag+)的钙钛矿型铌钽酸银固溶体。即以廉价五氧化二铌和五氧化二钽为反应原料，在温和的低温(240°C)水热条件下合成 AgNtvxTaxO3(C) < x < 1)。在开发和制备含有高温热力学不稳定离子(Ag+)的钙钛矿型铌钽酸银固溶体过程中，水热合成化学成为一个极好的方法。本专利技术的水热制备方法的具体技术方案如下。，以NH4HF2、Ag20、Nb205 Ja2OjPH2O2为反应物，按摩尔配比是 NH4HF2: Ag2O: Nb2O5: Ta205=2 ~3:1: l_x: x，其中 0〈x<l，经混合搅拌、水热制备过程制得钙钛矿型铌钽酸银化合物， 所述的混合搅拌过程，是将Ag2O加入到NH4HF2水溶液中，搅拌至形成悬浊液，加入Nb2O5和Ta2O5固体粉末，在持续搅拌的混合物中加入H2O2 -,W2O2的加入量按Ag2O计为0.3L/mol；所述的水热制备过程，是将是将加入H2O2的混合物转入反应釜中，填充度达50%~80%密封，反应温度180~240°C，反应72~120小时；晶化后产物经离心、去离子水洗涤至中性，干燥，得到钙钛矿型铌钽酸银固溶体AgNbhTaxO3O) < X < I)。所述的水热制备过程，优选的水热反应条件是在水热反应釜中，温度220~240°C下反应120小时。所述的加入H2O2，最好H2O2浓度为30%，滴加速度为1~2滴/秒。所述的干燥，可以于60°C下干燥8~12小时。本专利技术方法中所述的反应釜可以是不锈钢外套、具有聚四氟乙烯衬底，能够承受300 0C的反应温度以及反应产生的自生压力。本专利技术的方法是在水热条件下进行的，水热反应中的水不仅仅为无机物质结晶提供溶剂，而且还能起到能量转移、催化、溶解、水解等作用。由于五氧化二铌和五氧化二钽的“惰性”，反应活性较弱，只溶于HF中，但HF具有极强腐蚀性，对人体和周围环境造成严重危害。本专利技术选用氟化氢铵作为辅助试剂。反应体系中大量氟化氢铵，与五氧化二铌形成配位化合物(NH4) 3NbOF6,该化合物经水解、脱水得到NbOf。本专利技术中H2O2的滴加，有助于氟化氢铵与五氧化二钽形成(NH4)3TaOF6配位化合物。铌的电负性为1.6，钽的电负性比铌小0.1，氧的电负性是3.44，铌与氧电负性差1.84，钽与氧电负性差1.94，Ta-O键能比Nb-O键能高。所以H2O2在(NH4)3TaOF6水解、脱水得到TaO3-过程中起到催化作用。本专利技术是经长期大量实验研究，解决了含有热力学不稳定离子(Ag+)钙钛矿型铌钽酸银固溶体纯相的制备问题，产物粒径可达几百纳米到I微米。具有成本低，操作简单，合成条件温和，反应速度快，重复性好等特点。由于五氧化二铌和五氧化二钽价格低廉，并且反应过程不经过高温加热，不产生银或氧化银杂相。因此本专利技术为钙钛矿型铌钽酸银固溶体AgNlvxTaxO3(0 < X < I)的制备提供一条新的温和实验路线，为这种材料的电学、光学等物理性质研究奠定良好基础。在环境保护和可持续发展的需求下，这种绿色环保、安全的合成方法有广泛的应用空间。【附图说明】[0021 ] 图1为实施例1制得的AgNlvxTaxO3 (x=0.1~0.9 )粉末X射线衍射谱图。图2为实施例1制得的AgNba 9Ta0.的SEM照片。图3为实施例1制得的AgNbtl.8Ta0.203的SEM照片。图4为实施例1制得的AgNb。.7Ta0.303的SEM照片。图5为实施例1制得的AgNb。.6Ta0.403的SEM照片。图6为实施例1制得的AgNb。.5Ta0.503的SEM照片。图7为实施例1制得的AgNbtl.4Ta0.603的SEM照片。图8为实施例1制得的AgNba 3Ta0.703的SEM照片。图9为实施例1制得的AgNba 2Ta0.8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钙钛矿型铌钽酸银固溶体的制备方法，以NH4HF2、Ag2O、Nb2O5、Ta2O5和H2O2为反应物，按摩尔配比是NH4HF2∶Ag2O∶Nb2O5∶Ta2O5=2～3∶1∶1?x∶x，其中0

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿型铌钽酸银固溶体的制备方法，以NH4HF2、Ag20、Nb2O5, Ta2O5和H2O2为反应物，按摩尔配比是 NH4HF2: Ag2O: Nb2O5: Ta205=2 ~3:1: l_x: x，其中 0〈x<l，经混合搅拌、水热制备过程制得钙钛矿型铌钽酸银化合物， 所述的混合搅拌过程，是将Ag2O加入到NH4HF2水溶液中，搅拌至形成悬浊液，加入Nb2O5和Ta2O5固体粉末，在持续搅拌的混合物中加入H2O2 ；H202的加入量按Ag2O计为0.3L/mol ； 所述的水热制备过程，是将加入H2O2的混合物转入反应釜中...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁宏明，常海波，张晨阳，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：