粉體的方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明屬于濕化學法制備納米粉體領域，具體是一種微波水熱法制備納米Ba(Fe0.sNb0.s) O3粉體的方法。
【【背景技術】】
[0002]近年來，高介電常數材料在微電子領域扮演這越來越重要的角色。其中Ba(FeQ.5NbQ.5)03(BFN)材料是典型的Fe基復合鈣鈦礦結構材料之一，因其很高的介電常數以及良好的溫度穩定性和頻率穩定性而受到廣泛關注。
[0003]眾所周知，材料的宏觀性能與它們的微觀結構(如粒子尺寸、形貌、內部缺陷等)密切相關。細晶粒尺寸的陶瓷介電材料往往會表現出更優越的介電性能，這就要求選用的粉體晶粒尺寸盡可能小，因此制備納米尺寸的Ba(Fet).5Nb0.5)03粉體就成為了關鍵。目如制備Ba(FeQ.5NbQ.5)03粉體的方法主要有兩種，一種是傳統固相法，該方法簡單易行，但存在制備的粉體顆粒尺寸很大、球磨周期長、煅燒溫度高和可燒結性低等缺陷，限制了陶瓷性能的提高。另一種是共沉淀法，通過該法雖然制備出了納米的Ba(FeQ.5NbQ.5)03粉體，但合成的粉體需要較高的煅燒溫度，且粉體團聚現象嚴重。
【
【發明內容】
】
[0004]本發明解決的問題在于提供一種微波水熱法制備納米Ba(FeQ.5NbQ.5)03粉體的方法，該方法工藝簡單，周期短且節省能源，制得粉體粒徑小而均勻。
[0005]為了實現上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現:
[0006]包括如下步驟，
[0007](I)按照摩爾比為2:1:1稱量原料83(從)3)2』6(勵3)3.9H20和NbCl5;
[0008](2)將Ba(NO3)2加入去離子水中，持續攪拌直至完全溶解完全，得到Ba(NO3)2水溶液；
[0009](3)在持續攪拌條件下，將Fe(NO3)3.9出0加入步驟⑵所得的Ba(NO3)2水溶液中，混合均勻得到混合溶液A;
[0010](4)將NbCl5加入鹽酸溶液中，持續攪拌直至他(:15完全溶解，得到他(:15的鹽酸溶液;再將NbCl5的鹽酸溶液滴加到混合溶液A中，混合均勻得到混合溶液B;
[00?? ] (5)調節混合溶液B的pH值至大于12，形成Ba(Fet).5Nb0.5)03的共沉淀前驅體；
[0012](6)將步驟(5)獲得的Ba(FeQ.5NbQ.5)03的共沉淀前驅體轉移至微波水熱反應釜中，在200?220 0C反應I?1.5h，得到物料，將得到的物料洗滌、烘干并過篩，獲得納米Ba(Fe0.5Nb0.5)03 粉體。
[0013]進一步地，所述的步驟(2)中，Ba(NO3)2水溶液的濃度為0.06?0.09mol/L。
[0014]進一步地，所述的步驟(3)中，將Fe(NO3)3.9出0加入Ba(NO3)2水溶液中后，再向Ba(NO3)2水溶液中滴入5?10滴雙氧水，雙氧水的質量濃度為30% ;步驟⑶中持續攪拌的時間為I?2h。
[0015]進一步地，所述的步驟(4)中，鹽酸的濃度為I?3mol/L;NbCl5的鹽酸溶液的濃度為0.06?0.09mol/L。
[0016]進一步地，所述的步驟(4)中，NbCl5在鹽酸溶液中完全溶解攪拌的時間為1?15h0
[0017]進一步地，所述的步驟(4)中，在持續攪拌的條件下，將NbCl5的鹽酸溶液滴加到混合溶液A中，且攪拌的時間為I?2h。
[0018]進一步地，NbCl5的鹽酸溶液的滴加速率為I?2mL/min。
[0019]進一步地，所述的步驟(5)中，通過滴加濃度為5?lOmol/L的NaOH溶液調節混合溶液B的pH值，NaOH溶液的滴加速率為2?3mL/min。
[0020]進一步地，所述的步驟(5)中，調節混合溶液B的pH值至大于12時，產生棕褐色的沉淀。
[0021]進一步地，所述的步驟(6)中，微波水熱反應釜的功率為120?200w;填充比為40?50% ;物料的洗滌為水洗8?12遍;烘干溫度為80?100°C ;過篩為過300目篩。
[0022]與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果:
[0023]本發明采用微波水熱法制備納米Ba(FeQ.5NbQ.5)03粉體，該方法繼承了傳統水熱法的優點，又結合了微波加熱技術快速高效且節省能源的優點，結合兩者的優勢制備出理想的納米材料。通過這種可控的濕化學法制備粉體，可精確控制化學計量比，減少了雜質元素摻雜的機會;相比于其他的制備方法，該方法反應時間大大縮短，反應溫度大幅度降低，而且粉體不需要后期高溫煅燒的工序，顯著節省了能源，且操作簡單，工藝重復性好。制備的Ba(FeQ.5NbQ.5)03粉體純度高，形貌良好，粒度分布均勻，團聚現象明顯改善，分散性好，平均尺寸在30nm左右。本發明采用微波水熱法制備Ba(FeQ.5Nb0.5)03，不僅可以減小后期陶瓷的晶粒尺寸，而且可以使得陶瓷的介電性能得到極大地改善，如:介電損耗降低，溫度穩定性和頻率穩定性得到提高等，使得該材料可適應更廣泛的環境條件，極大地提高了其應用價值。
[0024]進一步，本發明通過滴加雙氧水作為促進劑和穩定劑，使粉體顆粒更均勻。
[0025]進一步，通過控制混合溶液的攪拌時間，從而能夠提高前驅物的均勻性，從而保證產品的純度。
[0026]進一步，通過分別控制NbCl5鹽酸溶液和NaOH溶液滴加速率，加強對本發明的粉體顆粒形貌的可控度。
【【附圖說明】】
[0027]圖1為本發明實施例制備的納米Ba(FeQ.5NbQ.5)03粉體X射線衍射圖譜。
[0028]圖2為本發明實施例制備的納米Ba(FeQ.5NbQ.5)03粉體的掃描電子顯微鏡圖像。
【【具體實施方式】】
[0029]下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。
[0030]實施例1
[0031]本發明一種微波水熱法制備納米Ba(Fet).sNb0.5 )03粉體的方法，包括如下步驟，
[0032](I)提前配制濃度為lmol/L的稀鹽酸溶液和濃度為5mol/L的NaOH溶液，備用。按照Ba(FeQ.5Nb0.5)03的化學計量比2:1:1準確稱量Ba(N03)2、Fe(N03)3.9H20、NbCl5。
[0033](2)快速稱取NbCl5,將其溶于提前配制的稀鹽酸中，用保鮮膜封口，并置于磁力攪拌器中攪拌1h使他(:15完全溶解在鹽酸溶液中，得到NbCl5的鹽酸溶液，Nb5+離子的濃度為0.06mol/Lo
[0034](3)將Ba(NO3)2加入于去離子水中，攪拌直至溶解完全，得到Ba(NO3)2水溶液，Ba(NO3)2水溶液的濃度為0.06mol/L；
[0035]再在持續攪拌條件下向Ba(NO3)2水溶液中加入Fe(NO3)3.9H20，并滴加5滴質量濃度為30%的雙氧水，攪拌Ih后混合均勻得到混合溶液A。
[0036](4)在攪拌狀態下向混合溶液A中滴加NbCl 5的鹽酸溶液，NbCl 5的鹽酸溶液的滴加速率為lmL/min，充分攪拌Ih后混合均勻得到混合溶液B。混合溶液B中Ba2+、Fe3+和Nb5+離子的摩爾比為2:1:1。
[0037](5)用濃度為5mol/L的NaOH溶液滴定混合溶液B，控制NaOH溶液滴定速率為2mL/min，直至混合溶液B的pH值達到13時，產生棕褐色沉淀，得到共沉淀前驅體。
[0038](6)將共沉淀前驅體倒入微波水熱反應釜中，密封反應，反應溫度為200°C，反應時間為1.5h，微波水熱反應釜的功率為120w，填充比為40%;反應完成后冷卻至室溫;取出反應釜中的物料水洗8次，在80 0C烘干、過300目篩即得納米Ba(Fe0.sNb0.5)O3粉體。
[0039]實施例2
[0040]本發明一種微波水熱法制備納米Ba(Fet).sNb0.5 )03粉體的方法，包括如下步驟，
[0041 ] (I)提前配制濃度為2mol/L的稀鹽酸溶液和濃度為8mol/L的NaOH溶液，備用。按照Ba(FeQ.5Nb0.5)03的化學計量比2:1:1準確稱量Ba(N03)2、Fe(N03)3.9H20、NbCl5。
[0042](2)快速稱取NbCl5,將其溶于提前配制的稀鹽酸中，用保鮮膜封口，并置于磁力攪拌器中攪拌12h使他(:15完全溶解在鹽酸溶液中，得到NbCl5的鹽酸溶液，Nb5+離子的濃度為0.07mol/Lo
[0043](3)將Ba(NO3)2加入去離子水中，攪拌直至溶解完全，得到Ba(NO3)2水溶液，Ba(NO3)2水溶液的濃度為0.07mol/L；
[0044]再在持續攪拌條件下向Ba(NO3)2水溶液中加入Fe(NO3)3.9H20，并滴加8滴質量濃度為30%的雙氧水，攪拌1.5h后混合均勻得到混合溶液A。
[0045](4)在攪拌狀態下向混合溶液A中滴加NbCl 5的鹽酸溶液，NbCl 5的鹽酸溶液的滴加速率為1.5mL/min，充分攪拌1.5h后混合均勻得到混合溶液B。
[0046](5)用濃度為8mol/L的NaOH溶液滴定混合溶液B，控制NaOH溶液滴定速率為2.5mL/min，直至混合溶液B的pH值達到14時，產生棕褐色沉淀，得到共沉淀前驅體。
[0047](6)將共沉淀前驅體倒入微波水熱反應釜中，密封反應，反應溫度為210°C，反應時間為1.2h，微波水熱反應釜的功率為150w，填充比為45%;反應完成后冷卻至室溫;取出反應釜中的物料水洗10次，在90°C烘干、過300目篩即得納米Ba(FeQ.5NbQ.5)03粉體。
[0048]實施例3
[0049]本發明一種微波水熱法制備納米Ba(Fet).sNb0.5 )03粉體的方法，包括如下步驟，
[0050](I)提前配制濃度為3mol/L的稀鹽酸溶液和濃度為1mo VL的NaOH溶液，備用。按照Ba(FeQ.5Nb0.5)03的化學計量比2:1:1準確稱量Ba(N03)2、Fe(N03)3.9H20、NbCl5。
[0051](2)快速稱取NbCl5,將其溶于提前配制的稀鹽酸中，用保鮮膜封口，并置于磁力攪拌器中攪拌15h使他(:15完全溶解在鹽酸溶液中，得到NbCl5的鹽酸溶液，Nb5+離子的濃度為
0.08mol/Lo
[0052](3)將Ba(NO3)2加入去離子水中，攪拌直至溶解完全，得到Ba(NO3)2水溶液，Ba(NO3)2水溶液的濃度為0.08mol/L；
[0053]再在持續攪拌條件下向Ba(NO3)2水溶液中加入Fe(NO3)3.9H20，并滴加10滴質量濃度為30 %的雙氧水，攪拌2h后混合均勻得到混合溶液A。
[0054](4)在攪拌狀態下向混合溶液A中滴加NbCl 5的鹽酸溶液，NbCl 5的鹽酸溶液的滴加速率為1.5mL/min，充分攪拌2h后混合均勻得到混合溶液B。
[0055](5)用濃度為1mo VL的NaOH溶液滴定混合溶液B，控制NaOH溶液滴定速率為3mL/min，直至混合溶液B的pH值達到13.5時，產生棕褐色沉淀，得到共沉淀前驅體。
[0056](6)將共沉淀前驅體倒入微波水熱反應釜中，