專利名稱：一種鈦酸鉛納米顆粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦酸鉛納米顆粒的制備方法，屬于無機非金屬材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉛鈦礦型氧化物因具有天然鉛鈦礦(CaTiO3)結(jié)構(gòu)而命名，與之相似的結(jié)構(gòu)有正 方、菱方、四方、單斜和三斜型。鉛鈦礦型復(fù)合氧化物具有獨特的半導(dǎo)體性質(zhì)，近年來利用此 性質(zhì)作為光催化劑進行光降解的研究備受矚目。由于這類化合物具有穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)、獨 特的電磁性能以及很高的氧化還原、氫解、異構(gòu)化、電催化等活性，作為一種新型的功能材 料，在環(huán)境保護和工業(yè)催化等領(lǐng)域具有很大的開發(fā)潛力。標(biāo)準(zhǔn)鉛鈦礦中A或B位被其它金屬離子取代或部分取代后可合成各種復(fù)合氧化 物，形成陰離子缺陷或不同價態(tài)的B位離子，是一類性能優(yōu)異、用途廣泛的新型功能材料。納米材料和其相對應(yīng)塊體材料相比，表現(xiàn)出許多特異的性能，并且科學(xué)技術(shù)的進 步和電子器件的小型化，對材料的納米化也提出了越來越多的要求。但目前還沒有一種簡 便使鈦酸鉛材料粒子變小的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單的鈦酸鉛納米顆粒的制備方法。本發(fā)明的鈦酸鉛納米顆粒的制備方法包括以下步驟
1)將鈦酸四丁酯溶于乙二醇甲醚，調(diào)節(jié)溶液中的Ti4+離子濃度為0.5 1. Omol/L ；
2)在攪拌狀態(tài)下，向1)制得的鈦酸四丁酯乙二醇甲醚溶液中加入廣2ml的質(zhì)量濃度 30%的氨水溶液，沉淀、過濾、去離子水清洗，得到鈦羥基氧化物共沉淀；
3)將硝酸鉛溶于去離子水，形成硝酸鉛水溶液，調(diào)節(jié)溶液中相應(yīng)鉛離子濃度為1.5 3. Omol/L ；
4)將氫氧化鉀溶于去離子水，配置濃度為2飛mol/L的氫氧化鉀水溶液；
5)將5 8g葡萄糖在15(T180°C水熱反應(yīng)6 18h，得到葡萄糖水熱分解溶液；
6)將鈦羥基氧化物共沉淀、硝酸鉛水溶液、葡萄糖水熱分解溶液和氫氧化鉀水溶液或 者氫氧化鉀顆粒加入到反應(yīng)釜內(nèi)膽中，用去離子水調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)膽中反應(yīng)物料的混合水溶 液達到反應(yīng)釜容積的709Γ90%，攪拌至少10分鐘，反應(yīng)物料混合水溶液中，鈦的羥基氧化物 的摩爾體積分數(shù)為0. 1 0. 2mol/L,其中鉛與鈦的摩爾比例為2 4，氫氧化鉀的摩爾體積 分數(shù)為0. 5 1. 5mol/L,葡萄糖水熱分解溶液的體積分數(shù)為25% 75% ；摩爾體積分數(shù)的體 積基數(shù)為所有反應(yīng)釜內(nèi)膽中的物料體積；
7)將配置有反應(yīng)物料的反應(yīng)釜內(nèi)膽密閉于反應(yīng)釜中，密封，在160°C 240°C保溫反應(yīng) 4 M小時，然后，降溫到室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，依次用去離子水、0. 5wt%的稀硝酸溶 液和去離子水清洗，60°C 80°C烘干，在40(T600°C退火Hh得到相應(yīng)粒子。本發(fā)明步驟4)中，可將氫氧化鉀溶解到去離子水中，以溶液的形式加入到反應(yīng)釜 中，或者氫氧化鉀也可以顆粒狀形式加入到反應(yīng)釜中。
本發(fā)明中，使用的反應(yīng)釜為聚四氟乙烯內(nèi)膽，不銹鋼套件密閉的反應(yīng)釜。本發(fā)明中，所用的鈦酸四丁酯、硝酸鉛、氫氧化鉀、葡萄糖以及氨水和乙二醇甲醚 純度均不低于化學(xué)純。本發(fā)明在水熱系統(tǒng)中引入葡萄糖分解水溶液影響形核，控制產(chǎn)物粒子大小，利用 水熱反應(yīng)方法直接制備出鈦酸鉛納米顆粒，其直徑在30nm 60nm。本發(fā)明工藝過程簡單易 于控制，無污染、成本低，易于生產(chǎn)。本發(fā)明的鈦酸鉛在微電子器件、催化劑、太陽能電池、發(fā) 光材料、介電材料等有很廣闊的前景。


圖1本發(fā)明合成的鈦酸鉛納米粒子掃描電鏡(SEM)照片。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明。實例1
1)將鈦酸四丁酯溶于乙二醇甲醚，調(diào)節(jié)溶液中的Ti4+離子濃度為0.5mol/L
2)在攪拌狀態(tài)下，向1)制得的鈦酸四丁酯乙二醇甲醚溶液中加入1.5ml的質(zhì)量濃度 30%的氨水溶液，沉淀、過濾、去離子水清洗6次，得到鈦羥基氧化物共沉淀；
3)將硝酸鉛溶于去離子水，調(diào)節(jié)溶液中1 2+離子濃度為1.5mol/L
4)將氫氧化鉀溶于去離子水，配置濃度為2mol/L的氫氧化鉀水溶液
5)將6g葡萄糖在180°C水熱反應(yīng)10h，得到葡萄糖水熱分解溶液
6)將鈦羥基氧化物共沉淀、硝酸鉛水溶液、葡萄糖水熱分解溶液20ml和氫氧化鉀水 溶液加入到反應(yīng)釜內(nèi)膽中，用去離子水調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)膽中反應(yīng)物料的混合水溶液達到反應(yīng) 釜容積的90%，攪拌至少10分鐘，反應(yīng)物料混合水溶液中，鈦的羥基氧化物的摩爾體積分數(shù) 為0. lmol/L,其中鉛與鈦的摩爾比例為3，氫氧化鉀的摩爾體積分數(shù)為0. 5mol/L，葡萄糖 水熱分解溶液的體積分數(shù)為50% ；摩爾體積分數(shù)的體積基數(shù)為所有反應(yīng)釜內(nèi)膽中的物料體 積；
7)將步驟6)配置有反應(yīng)物料的反應(yīng)釜內(nèi)膽密閉于反應(yīng)釜中，密封，在200°C保溫反應(yīng) 12小時，然后，降溫到室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，依次用去離子水、0. 5wt%的稀硝酸溶液和 去離子水清洗，80°C烘干，在450°C退火池，得到鈦酸鉛納米顆粒。鈦酸鉛納米顆粒直徑在 30nm 60nmo實例2
1)將鈦酸四丁酯溶于乙二醇甲醚，調(diào)節(jié)溶液中的Ti4+離子濃度為lmol/L
2)在攪拌狀態(tài)下，向1)制得的鈦酸四丁酯乙二醇甲醚溶液中加入1.5ml的質(zhì)量濃度 30%的氨水溶液，沉淀、過濾、去離子水清洗6次，得到鈦羥基氧化物共沉淀；
3)將硝酸鉛溶于去離子水，調(diào)節(jié)溶液中1 2+離子濃度為2.Omol/L ；
4)將氫氧化鉀溶于去離子水，配置濃度為2mol/L的氫氧化鉀水溶液；
5)將6g葡萄糖在180°C水熱反應(yīng)10h，得到葡萄糖水熱分解溶液；
6)將鈦羥基氧化物共沉淀、硝酸鉛水溶液、葡萄糖水熱分解溶液20ml和氫氧化鉀水 溶液加入到反應(yīng)釜內(nèi)膽中，用去離子水調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)膽中反應(yīng)物料的混合水溶液達到反應(yīng)釜容積的90%，攪拌至少10分鐘，反應(yīng)物料混合水溶液中，鈦的羥基氧化物的摩爾體積分數(shù) 為0. 2mol/L,其中鉛與鈦的摩爾比例為2，氫氧化鉀的摩爾體積分數(shù)為0. 5mol/L，葡萄糖 水熱分解產(chǎn)物的體積分數(shù)為40% ；摩爾體積分數(shù)的體積基數(shù)為所有反應(yīng)釜內(nèi)膽中的物料體 積；
7)將步驟6)配置有反應(yīng)物料的反應(yīng)釜內(nèi)膽密閉于反應(yīng)釜中，密封，在200°C保溫反應(yīng) 12小時，然后，降溫到室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，依次用去離子水、0. 5wt%的稀硝酸溶液、 去離子水清洗，80°C烘干，在500°C退火池，得到鈦酸鉛納米顆粒。鈦酸鉛納米顆粒直徑在 30nm 60nmo
實例 3
1)將鈦酸四丁酯溶于乙二醇甲醚，調(diào)節(jié)溶液中的Ti4+離子濃度為0.6mol/L
2)在攪拌狀態(tài)下，向1)制得的鈦酸四丁酯乙二醇甲醚溶液中加入1.Oml的質(zhì)量濃度 30%的氨水溶液，沉淀、過濾、去離子水清洗6次，得到鈦羥基氧化物共沉淀；
3)將硝酸鉛溶于去離子水，調(diào)節(jié)溶液中1 2+離子濃度為2.4mol/L ；
4)將氫氧化鉀溶于去離子水，配置濃度為2mol/L的氫氧化鉀水溶液；
5)將5g葡萄糖在160°C水熱反應(yīng)12h，得到葡萄糖水熱分解溶液；
6)將鈦羥基氧化物共沉淀、硝酸鉛水溶液、葡萄糖水熱分解溶液20ml和氫氧化鉀水 溶液加入到反應(yīng)釜內(nèi)膽中，用去離子水調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)膽中反應(yīng)物料的混合水溶液達到反應(yīng) 釜容積的90%，攪拌至少10分鐘，反應(yīng)物料混合水溶液中，鈦的羥基氧化物的摩爾體積分數(shù) 為0. 12mol/L,其中鉛與鈦的摩爾比例為4，氫氧化鉀的摩爾體積分數(shù)為0. 5mol/L，葡萄糖 水熱分解產(chǎn)物的體積分數(shù)為60% ；摩爾體積分數(shù)的體積基數(shù)為所有反應(yīng)釜內(nèi)膽中的物料體 積；
7)將步驟6)配置有反應(yīng)物料的反應(yīng)釜內(nèi)膽密閉于反應(yīng)釜中，密封，在200°C保溫反應(yīng) 12小時，然后，降溫到室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，依次用去離子水、0. 5wt%的稀硝酸溶液、 去離子水清洗，80°C烘干，在600°C退火lh，得到鈦酸鉛納米顆粒。鈦酸鉛納米顆粒直徑在 30nm 60nmo
權(quán)利要求
1.一種鈦酸鉛納米顆粒的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)將鈦酸四丁酯溶于乙二醇甲醚，調(diào)節(jié)溶液中的Ti4+離子濃度為0.5 1. Omol/L ；2)在攪拌狀態(tài)下，向1)制得的鈦酸四丁酯乙二醇甲醚溶液中加入廣2ml的質(zhì)量濃度 30%的氨水溶液，沉淀、過濾、去離子水清洗，得到鈦羥基氧化物共沉淀；3)將硝酸鉛溶于去離子水，形成硝酸鉛水溶液，調(diào)節(jié)溶液中相應(yīng)鉛離子濃度為1.5 3. Omol/L ；4)將氫氧化鉀溶于去離子水，配置濃度為2飛mol/L的氫氧化鉀水溶液；5)將5 8g葡萄糖在15(T180°C水熱反應(yīng)6 18h，得到葡萄糖水熱分解溶液；6)將鈦羥基氧化物共沉淀、硝酸鉛水溶液、葡萄糖水熱分解溶液和氫氧化鉀水溶液或 者氫氧化鉀顆粒加入到反應(yīng)釜內(nèi)膽中，用去離子水調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)膽中反應(yīng)物料的混合水溶 液達到反應(yīng)釜容積的709Γ90%，攪拌至少10分鐘，反應(yīng)物料混合水溶液中，鈦的羥基氧化物 的摩爾體積分數(shù)為0. 1 0. 2mol/L,其中鉛與鈦的摩爾比例為2 4，氫氧化鉀的摩爾體積 分數(shù)為0. 5 1. 5mol/L,葡萄糖水熱分解溶液的體積分數(shù)為25% 75% ；摩爾體積分數(shù)的體 積基數(shù)為所有反應(yīng)釜內(nèi)膽中的物料體積；7)將配置有反應(yīng)物料的反應(yīng)釜內(nèi)膽密閉于反應(yīng)釜中，密封，在160°C 240°C保溫反應(yīng) 4 M小時，然后，降溫到室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，依次用去離子水、0. 5wt%的稀硝酸溶 液和去離子水清洗，60°C 80°C烘干，在40(T600°C退火Hh得到相應(yīng)粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鉛納米顆粒的制備方法，其特征是反應(yīng)釜為聚四氟乙烯 內(nèi)膽，不銹鋼套件密閉的反應(yīng)釜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鉛納米顆粒的制備方法，其特征是所用的鈦酸四丁酯、 硝酸鉛、氫氧化鉀、葡萄糖以及氨水和乙二醇甲醚純度均不低于化學(xué)純。
全文摘要
本發(fā)明公開的鈦酸鉛納米顆粒的制備方法，是以鈦羥基氧化物共沉淀和硝酸鉛的去離子水溶液作為水熱反應(yīng)物料的引入形式，加入適宜濃度的礦化劑氫氧化鉀，在水熱系統(tǒng)中引入葡萄糖水熱分解的溶液影響形核，控制產(chǎn)物粒子大小，水熱反應(yīng)合成出直徑在30nm～60nm的鈦酸鉛納米粒子。本發(fā)明工藝過程簡單易于控制，無污染、成本低，易于生產(chǎn)。
文檔編號C01G23/00GK102139913SQ201110099158
公開日2011年8月3日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者任召輝, 徐剛, 杜丕一, 沈鴿, 翁文劍, 趙高凌, 鄭偉, 韓高榮, 魏曉 申請人:浙江大學(xué)