專利名稱：一種NiTiO₃納米粉體的微波水熱制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備NiTi03納米粉體的方法，具體涉及一種NiTi03納米粉體的微 波水熱制備方法，采用本發(fā)明的方法能夠快速地制備出形貌可控、分布均勻的NiTi03納米 粉體。
背景技術(shù)：
含有不同金屬的鈦系氧化物MTi03(M = Ni， Pb， Fe， Co， Cu和Zn)廣泛用于固體氧 化物燃料電池電極(SOFC)、金屬一空氣隔絕材料、氣敏傳感器的無機(jī)功能材料。NiTiOs屬 于鈦鐵礦結(jié)構(gòu)的三角晶系，由于它的半導(dǎo)電性和弱磁性，是重要的化學(xué)材料和電氣材料，用 于諸多工業(yè)領(lǐng)域，如半導(dǎo)體整流器、碳酸氫鹽催化劑和表面包覆的染色混合劑，還可用作高 溫條件下降低摩擦和損耗的包覆材料。NiTi03具有高Q值、低介電常數(shù)和良好的聲_光和 電_光性質(zhì)，具有廣泛應(yīng)用前景，引起人們極大關(guān)注。納米NiTi03微粒由于尺寸小，比表面 積大，具有納米材料的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等特性，與傳統(tǒng)材料相 比具有更為獨(dú)特的性能。 目前關(guān)于制備NiTi03納米粉體的報道不是很多，NiTi03納米粉體的制備依舊是材 料界較為新穎的課題。傳統(tǒng)的制備NiTi03納米粉體的制備方法有固相燒結(jié)法(F.Tietz， F.J. Dias， B.Dubiel， et al. Materials Science andEngineering. 1999，68 :35_41)、 硬 月旨酸凝膠法(M. S. Sadjadi， K. Zare， S. Khanahmadzadeh. Materials Letters,2008，62 : 3679-3681)等，這些方法都是在較高溫度下才能制得結(jié)晶完全的NiTi03粉體，而在相對較 低的溫度下制得NiTi03粉體的報道較少。彭子飛，汪國忠等(彭子飛，汪國忠，張立德.合 成化學(xué)，1996， (2) :99-101)和周嵐，劉曉峻等(周嵐，劉曉峻，張淑儀，等.南京大學(xué)學(xué)報， 1997,33(1) :32-36)采用化學(xué)沉淀法都制備出了納米NiTi03粉體，但是這種方法制備的粉 體純度不高，含有雜質(zhì)。另外，K. P. Lopes等(K. L pes a，L. S. Cavalcante a，A. Z. Simoes， et al.2009， (468) :327-332)采用溶膠_凝膠法制備出的附1103納米粉體在煅燒后還存在 有NiO粉體。這些方法要么對設(shè)備要求高，設(shè)備儀器比較昂貴；要么對原料的利用率很?。?或者工藝復(fù)雜，制備周期長，可重復(fù)性差。為了達(dá)到實(shí)用化的目的，必須開發(fā)生產(chǎn)成本低、操 作簡單、周期短的NiTi03納米粉體的制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種NiTi03納米粉體的微波水熱制備方法，采用本發(fā)明的制 備方法能夠制備出形貌可控的NiTi03納米粉體。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 步驟一 將分析純的六水合硝酸鎳加入無水乙醇中，并不斷攪拌，配制成Ni2+濃度 為0. 3mol/L lmol/L的透明溶液，所得溶液記為A ; 步驟二向A溶液中加入分析純的鈦酸四丁酯，使得Ni"與Ti"的摩爾比為l : 1， 并不斷攪拌，然后再向溶液中加入檸檬酸，使檸檬酸與所有陽離子的摩爾比為0.7 2 : 1，體積比分別為5 : i 10 : i的水和7 : i 15 : i的乙酰丙酮， 攪拌均勻后所得溶液記為b ; 步驟三將上述制備的B溶液倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在50-80% ;然后密
封水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式或者控壓模
式進(jìn)行反應(yīng)，所述的控溫模式的水熱溫度控制在100-20(TC，控壓模式的水熱壓力控制在
0. 5MPa-4. OMPa，反應(yīng)時間控制在10min-90min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫； 步驟四打開水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心分離收集，然后分別采用去離子水、無水
乙醇或異丙醇洗滌，于電熱鼓風(fēng)干燥箱中在8(TC下干燥2h，即得最終產(chǎn)物NiTi03納米粉體。 由于本發(fā)明的反應(yīng)是在液相中一次完成，不需要后期處理，且工藝設(shè)備簡單，所得 納米粉體粒徑較小，分散性好，反應(yīng)周期短，重復(fù)性好，因此具有廣闊的發(fā)展前景。法制得的 NiTi03納米粉體晶粒尺寸較小，分散良好，粒子分布均勻，團(tuán)聚現(xiàn)象較少，并且不含雜質(zhì)。工
藝制備簡單，操作方便，原料易得，制備成本較低。


圖1為本發(fā)明制備的NiTi03納米粉體的X-射線衍射(XRD)圖譜；
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實(shí)施例1 :將分析純的六水硝酸鎳加入無水乙醇中，并不斷攪拌，配制成Ni2+濃度 為0. 5mol/L的透明溶液，所得溶液記為A ;向A溶液中加入分析純的鈦酸四丁酯，使得Ni2+ 與Ti"的摩爾比為l : l，并不斷攪拌，然后再向溶液中加入檸檬酸，使檸檬酸與所有陽離子
的摩爾比為o.7 : 1，最后加入與無水乙醇體積比分別為5 : l的水和7 : i的乙酰丙酮，
攪拌均勻后所得溶液記為B ;將上述制備的B溶液倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在50% ; 然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式水熱 溫度控制在150°C，反應(yīng)時間控制在50min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；打開水熱反應(yīng)釜， 產(chǎn)物通過離心分離收集，然后分別采用去離子水、無水乙醇或異丙醇洗滌，于電熱鼓風(fēng)干燥 箱中在8(TC下干燥2h，即得最終產(chǎn)物NiTi03納米粉體。 將所得的NiTi03納米粉體用日本理學(xué)D/max2000PC X-射線衍射儀分析樣品，發(fā) 現(xiàn)產(chǎn)物為JCPDS編號為33-0960的NiTi03(圖1)。 實(shí)施例2 :將分析純的六水硝酸鎳加入無水乙醇中，并不斷攪拌，配制成Ni2+濃度 為0. 6mol/L的透明溶液，所得溶液記為A ;向A溶液中加入分析純的鈦酸四丁酯，使得Ni2+ 與Ti"的摩爾比為l : l，并不斷攪拌，然后再向溶液中加入檸檬酸，使檸檬酸與所有陽離子
的摩爾比為o.s : i，最后加入與無水乙醇體積比分別為io : l的水和i5 : i的乙酰丙酮，
攪拌均勻后所得溶液記為B ;將上述制備的B溶液倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在60% ;
然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式水熱 溫度控制在IO(TC，反應(yīng)時間控制在90min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；打開水熱反應(yīng)釜， 產(chǎn)物通過離心分離收集，然后分別采用去離子水、無水乙醇或異丙醇洗滌，于電熱鼓風(fēng)干燥 箱中在8(TC下干燥2h，即得最終產(chǎn)物NiTi03納米粉體。
4析純的六水硝酸鎳加入無水乙醇中，并不斷攪拌，配制成Ni2+濃度 為0. 7mol/L的透明溶液，所得溶液記為A ;向A溶液中加入分析純的鈦酸四丁酯，使得Ni2+ 與Ti"的摩爾比為l : l，并不斷攪拌，然后再向溶液中加入檸檬酸，使檸檬酸與所有陽離子
的摩爾比為i.2 : 1，最后加入與無水乙醇體積比分別為6 : l的水和7 : i的乙酰丙酮，
攪拌均勻后所得溶液記為B ;將上述制備的B溶液倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在80% ; 然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式水熱 溫度控制在20(TC，反應(yīng)時間控制在10min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；打開水熱反應(yīng)釜， 產(chǎn)物通過離心分離收集，然后分別采用去離子水、無水乙醇或異丙醇洗滌，于電熱鼓風(fēng)干燥 箱中在8(TC下干燥2h，即得最終產(chǎn)物NiTi03納米粉體。 實(shí)施例4 :將分析純的六水硝酸鎳加入無水乙醇中，并不斷攪拌，配制成Ni2+濃度 為0. 9mol/L的透明溶液，所得溶液記為A ;向A溶液中加入分析純的鈦酸四丁酯，使得Ni 2+ 與Ti"的摩爾比為l : l，并不斷攪拌，然后再向溶液中加入檸檬酸，使檸檬酸與所有陽離子
的摩爾比為i.5 : 1，最后加入與無水乙醇體積比分別為7 : l的水和7 : i的乙酰丙酮，
攪拌均勻后所得溶液記為B ;將上述制備的B溶液倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在70% ; 然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控壓模式進(jìn)行 反應(yīng)，水熱壓力控制在4MPa，反應(yīng)時間控制在10min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；打開水 熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心分離收集，然后分別采用去離子水、無水乙醇或異丙醇洗滌，于電 熱鼓風(fēng)干燥箱中在8(TC下干燥2h，即得最終產(chǎn)物NiTi03納米粉體。 實(shí)施例5 :將分析純的六水硝酸鎳加入無水乙醇中，并不斷攪拌，配制成Ni2+濃度 為lmol/L的透明溶液，所得溶液記為A ;向A溶液中加入分析純的鈦酸四丁酯，使得Ni2+與 Ti"的摩爾比為l : l，并不斷攪拌，然后再向溶液中加入檸檬酸，使檸檬酸與所有陽離子的
摩爾比為i : 1，最后加入與無水乙醇體積比分別為8 : i的水和io : i的乙酰丙酮，攪拌
均勻后所得溶液記為B ;將上述制備的B溶液倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在55% ;然后 密封水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控壓模式進(jìn)行反應(yīng)， 水熱壓力控制在0. 5MPa，反應(yīng)時間控制在90min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；打開水熱反 應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心分離收集，然后分別采用去離子水、無水乙醇或異丙醇洗滌，于電熱鼓 風(fēng)干燥箱中在8(TC下干燥2h，即得最終產(chǎn)物NiTi03納米粉體。 實(shí)施例6 :將分析純的六水硝酸鎳加入無水乙醇中，并不斷攪拌，配制成Ni 2+濃度 為0. 3mol/L的透明溶液，所得溶液記為A ;向A溶液中加入分析純的鈦酸四丁酯，使得Ni2+ 與Ti"的摩爾比為l : l，并不斷攪拌，然后再向溶液中加入檸檬酸，使檸檬酸與所有陽離
子的摩爾比為2 : 1，最后加入與無水乙醇體積比分別為9 : l的水和i2 : i的乙酰丙酮，
攪拌均勻后所得溶液記為B ;將上述制備的B溶液倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在65% ; 然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控壓模式進(jìn)行 反應(yīng)，水熱壓力控制在2MPa，反應(yīng)時間控制在60min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；打開水 熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心分離收集，然后分別采用去離子水、無水乙醇或異丙醇洗滌，于電 熱鼓風(fēng)干燥箱中在8(TC下干燥2h，即得最終產(chǎn)物NiTi03納米粉體。
權(quán)利要求
一種NiTiO3納米粉體的微波水熱制備方法，其特征在于步驟一將分析純的六水合硝酸鎳加入無水乙醇中，并不斷攪拌，配制成Ni2+濃度為0.3mol/L～1mol/L的透明溶液，所得溶液記為A；步驟二向A溶液中加入分析純的鈦酸四丁酯，使得Ni2+與Ti4+的摩爾比為1∶1，并不斷攪拌，然后再向溶液中加入檸檬酸，使檸檬酸與所有陽離子的摩爾比為0.7～2∶1，最后加入與無水乙醇體積比分別為5∶1～10∶1的水和7∶1～15∶1的乙酰丙酮，攪拌均勻后所得溶液記為B；步驟三將上述制備的B溶液倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在50-80％；然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式或者控壓模式進(jìn)行反應(yīng)，所述的控溫模式的水熱溫度控制在100-200℃，控壓模式的水熱壓力控制在0.5MPa-4.0MPa，反應(yīng)時間控制在10min-90min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；步驟四打開水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心分離收集，然后分別采用去離子水、無水乙醇或異丙醇洗滌，于電熱鼓風(fēng)干燥箱中在80℃下干燥2h，即得最終產(chǎn)物NiTiO3納米粉體。
全文摘要
一種NiTiO3納米粉體的微波水熱制備方法，將六水合硝酸鎳加入乙醇中得溶液記為A；向A溶液中加入鈦酸四丁酯、檸檬酸、水和乙酰丙酮所得溶液記為B；將B溶液倒入水熱反應(yīng)釜中選擇控溫模式或者控壓模式進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；打開水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心分離收集，然后分別采用去離子水、無水乙醇或異丙醇洗滌，于電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥，即得最終產(chǎn)物NiTiO3納米粉體。本發(fā)明的反應(yīng)是在液相中一次完成，不需要后期處理，且工藝設(shè)備簡單，所得納米粉體粒徑較小，分散性好，反應(yīng)周期短，重復(fù)性好，因此具有廣闊的發(fā)展前景。法制得的NiTiO3納米粉體晶粒尺寸較小，分散良好，粒子分布均勻，團(tuán)聚現(xiàn)象較少，并且不含雜質(zhì)。
文檔編號B82B3/00GK101774652SQ200910218860
公開日2010年7月14日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者吳建鵬, 曹麗云, 郝品, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學(xué)