納米粉體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種(Ba, Sr)T13納米粉體的制備方法，尤其是一種通過摻雜Mg2+水熱法制備(Ba，Sr) T13納米粉體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]儲(chǔ)能電容器具有儲(chǔ)能密度高、充放電速度快、抗循環(huán)老化、適用于高溫高壓等極端環(huán)境和性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，符合新時(shí)期能源利用的要求，在電力、電子系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色。儲(chǔ)能密度的大小決定了電容器陶瓷的性能好壞，對(duì)于不同的電介質(zhì)陶瓷，儲(chǔ)能的原理基本是相同的。(Ba，Sr) T13綜合了 BaT1 3的高介電常數(shù)及SrT1 3的高介電強(qiáng)度及低介電損耗等優(yōu)良性能，從而成為高儲(chǔ)能密度陶瓷介質(zhì)領(lǐng)域很有發(fā)展?jié)摿Φ蔫F電陶瓷材料。然而由于晶界、空隙、雜質(zhì)、表面缺陷等因素的作用使出&，5101103在較低電場(chǎng)下就容易被擊穿，阻礙了其在醇能方面的應(yīng)用；也就是這樣的缺陷使人們將關(guān)注的目光轉(zhuǎn)移到如何提高材料的擊穿場(chǎng)強(qiáng)，從而提高材料的儲(chǔ)能密度上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種通過減小晶粒尺寸，減小晶粒之間的空隙，從而達(dá)到能夠有效提高擊穿場(chǎng)強(qiáng)的通過摻雜Mg2+水熱法制備(Ba，Sr) T1 3納米粉體的方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]包括以下步驟:
[0006]I)取均為水熱法合成的BaT13粉體和SrT13粉體，加水充分混合，然后加入MgCl 2混合均勻得到混合溶液；其中BaT13粉體和SrT13粉體的總摩爾量為X，BaT1 3粉體的摩爾量占總摩爾量X的10?90%，MgCl2的摩爾量占總摩爾量X的0.01?0.2% ；
[0007]2)將混合溶液倒入水熱釜，在120?180°C保溫4?8h進(jìn)行水熱反應(yīng)，生成沉淀后經(jīng)過離心烘干，得到摻雜Mg2+的(Ba，Sr) T1 3納米粉體。
[0008]所述的SrT13粉體的制備步驟包括:將第一份濃度為4.5?5.5mol/L的KOH溶液加入濃度為1.2?1.8mol/L的Sr (NO3)2溶液中混合均勻，其中Sr (NO 3)2和KOH的摩爾比為1: (I?1.5)，得到混合溶液A ;同時(shí)將11(:14逐滴加入第二份濃度為3?4.5mol/L的KOH溶液中混合均勻，其中TiClJP KOH的摩爾比為1: (3.8?4.5)，得到混合溶液B ;再按Sr (NO3) 2和TiCl 4的摩爾比為1: (0.5?0.8)，取混合溶液A和混合溶液B混合均勻，得到存在堿環(huán)境中含SrT1j^絡(luò)合物；將該絡(luò)合物放入水熱釜中充分反應(yīng)，得到存在堿環(huán)境中的SrT13粉體；將該存在堿環(huán)境中的SrT1 3粉體經(jīng)過清洗和烘干后，得到SrT13粉體。
[0009]所述的BaT13粉體的制備步驟包括:將TiCl 4逐滴加入濃度為1.2?1.5mol/L的BaCl2S液中混合均勻，其中BaCl 2和TiCl 4的摩爾比為1: (0.3?0.6)，得到混合溶液C ;再將KOH加入混合溶液C中，其中BaCljP KOH的摩爾比為1: (4?8)，得到存在堿環(huán)境中含BaT1j^絡(luò)合物；將該絡(luò)合物放入水熱釜中充分反應(yīng)，得到存在堿環(huán)境中的BaT13粉體；將該存在堿環(huán)境中的8&1103粉體經(jīng)過清洗和烘干后，得到BaT1 3粉體。
[0010]所述的絡(luò)合物放入水熱釜的填充率為75?85%。
[0011]所述的絡(luò)合物在水熱釜中反應(yīng)的條件是在180?200°C保溫8?12h。
[0012]所述的清洗均是用去離子水清洗直到pH值為5?7。
[0013]所述的烘干均是在60?80°C保溫8?24h。
[0014]所述的步驟I)中充分混合是使用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌I?4h，再經(jīng)過微波震蕩2 ?8h0
[0015]所述的步驟2)中混合溶液倒入水熱釜的填充率為70?80%。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0017]本發(fā)明通過改良制備工藝，采用水熱法制備的BaT13粉體和SrT1 3粉體，原料純度高，再摻雜極少量的MgCl2, MgCl2的摩爾量?jī)H占BaT1 3和SrT1 3的總摩爾量的0.01?0.2%，再以水熱法制備出摻雜Mg2+的(Ba, Sr)Ti03粉體，使(Ba，Sr)T13粉體的純度有效提高并且使其晶粒細(xì)化，更加均勻，以至達(dá)到納米顆粒，同時(shí)摻雜的Mg2+對(duì)(Ba，S1T13進(jìn)行A和B位取代，同樣可以達(dá)到細(xì)化晶粒的作用；且水熱溫度在120?180°C，有效保證固溶作用，同時(shí)沒有加入礦化劑，有效避免二次反應(yīng)，從而制得摻雜Mg2+的(Ba，Sr) T1 3粉體，具有均勻細(xì)致的晶粒，可以達(dá)到納米級(jí)尺寸，平均尺寸為lOOnm，而且粉體相純、無(wú)雜相，環(huán)境友好；細(xì)致的納米級(jí)顆粒對(duì)于提高由其所制得陶瓷的密度具有積極的意義，可以有效的降低原有鈦酸鍶鋇陶瓷的損耗，從而提高其儲(chǔ)能特性以及抗擊穿的能力，本發(fā)明制備出了能夠廣泛的應(yīng)用于儲(chǔ)能材料的研發(fā)、生產(chǎn)方面的納米陶瓷粉體。
【附圖說明】
[0018]圖1是由本發(fā)明為制備(Ba，Sr) T13納米粉體中得到的Ba Q.5SrQ.5Ti03粉體X射線衍射(XRD)圖；
[0019]圖2是由本發(fā)明制備(Ba，Sr) T13納米粉體中得到的Baa5Sra5T13粉體掃描電子顯微鏡(SEM)圖；
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明摻雜Mg2+的(Ba, Sr) T1 3納米粉體具體制備步驟包括:
[0021]步驟1:將第一份濃度為4.5?5.5mol/L的KOH溶液加入濃度為1.2?1.8mol/L的Sr(NO3)2S液中混合均勻，其中Sr (NO 3)2和KOH的摩爾比為1: (I?1.5)，得到混合溶液A ;同時(shí)將11(:14逐滴加入第二份濃度為3?4.5mol/L的KOH溶液中混合均勻，其中TiCl4和KOH的摩爾比為1: (3.8?4.5)，得到混合溶液B ;再按Sr (NO 3)2和TiCl 4的摩爾比為1: (0.5?0.8)，取混合溶液A和混合溶液B混合均勻，得到存在堿環(huán)境中含SrT13的絡(luò)合物；將該存在堿環(huán)境中含SrT13的絡(luò)合物放入水熱釜中充分反應(yīng)，含SrT1 3的絡(luò)合物在水熱釜的填充量占釜內(nèi)可容體積的75?85%，以下簡(jiǎn)稱填充率，水熱反應(yīng)的條件是在180?200°C，保溫8?12h，得到存在堿環(huán)境中的SrT13粉體；將合成得到的存在堿環(huán)境中的SrT13粉體經(jīng)過去離子水清洗直到pH值為5?7后，60?80°C保溫8?24h進(jìn)行烘干，得到SrT13粉體。
[0022]步驟2:將TiCl4逐滴加入預(yù)先配置濃度為1.2?1.5mol/L的BaCl 2溶液中混合均勻，其中BaClJP TiCl 4的摩爾比為1: (0.3?0.6)，得到混合溶液C ;再將KOH固體經(jīng)過稱量后直接加入混合溶液C中，其中BaCljP KOH的摩爾比為1: (4?8)，得到存在堿環(huán)境中含BaT13的絡(luò)合物。將該存在堿環(huán)境中含BaT1 3的絡(luò)合物放入水熱釜中充分反應(yīng)，填充率為75?85%，水熱反應(yīng)的條件是在180?200°C，保溫8?12h，得到存在堿環(huán)境中的BaT13粉體。將合成得到的粉體經(jīng)過去離子水清洗直到pH值為5?7后，60?80°C保溫8?24h進(jìn)行烘干，得到BaT13粉體。
[0023]步驟3:將步驟I和步驟2中通過水熱法分別合成的BaT13粉體和SrT1 3粉體，按照準(zhǔn)確的摩爾比稱量后，精確稱量SrT1jP BaT13粉體的質(zhì)量，BaT13粉體和SrT1 3粉體的總摩爾量為X，BaT13粉體的摩爾量占總摩爾量X的10?90%，則如果X以1mol計(jì)，則兩者的摩爾比為(I?9): (9?I)，加入去離子水，使用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌I?4h，使混合均勻，再經(jīng)過微波震蕩為2?8h，使團(tuán)聚的分子分散開，更加細(xì)膩；然后加入占總摩爾量X的0.01?0.2mol %的MgCl2,混合均勻得到混合溶液，將混合溶液倒入水熱釜，填充率為70?80%，在120?180°C，保溫4?8h進(jìn)行水熱反應(yīng)；經(jīng)過離心，60?80°C保溫8?24h進(jìn)行干燥得到摻雜Mg2+的(Ba，Sr) T1 3粉體。
[0024]其中，步驟I和步驟2制備BaT13粉體和SrT1 3粉體的水熱溫度均為180?200°C，步驟3里面的水熱反應(yīng)溫度為120?180°C，低于步驟I和步驟2中的溫度，保證固溶作用；同時(shí)本發(fā)明步驟3中水熱法生成的粉體，并沒有經(jīng)過煅燒，粉體的活性也非常好，為了避免發(fā)生二次反應(yīng)，所以步驟3中的水熱反應(yīng)是在無(wú)礦化劑的條件下進(jìn)行的，而且水熱反應(yīng)溫度較低。
[0025]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026]實(shí)施例一
[0027]步驟1:將第一份濃度為4.5?5.5mol/L的KOH溶液加入濃度為1.2?1.8mol/L的Sr (NO3) 2溶液中混合均勻，其中Sr (NO 3) 2和KOH的摩爾比為1:1，得到混合溶液A ；同時(shí)將打(:14逐滴加入第二份濃度為3?4.5mol/L的KOH溶液中混合均勻，其中TiCl 4和KOH的摩爾比為1:3.8，得到混合溶液B ;再按Sr (NO3) 2和TiCl 4的摩爾比為1: 0.5，取混合溶液A和混合溶液B混合均勻，得到存在堿環(huán)境中含SrT1j^絡(luò)合物；將該存在堿環(huán)境中含SrT1 3的絡(luò)合物放入水熱釜中充分反應(yīng)，填充率為75 %，水熱反應(yīng)的條件是在190°C，保溫8h，得到存在堿環(huán)境中的SrT13粉體；將合成得到的存在堿環(huán)境中的SrT13粉體經(jīng)過去離子水清洗直到pH值為5后，70°C保溫12h進(jìn)行烘干，得到SrT13粉體。
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