[发明专利]一种尺寸可控的低维钛酸锶晶体的合成方法及应用

摘要

一种尺寸可控的低维钛酸锶晶体的合成方法及应用，它涉及一种钛酸锶晶体的合成方法及应用。本发明的目的是要解决采用现有制备工艺制备的片状SrTiO3晶体中存在粒径尺寸过大且可调控范围相对较窄、晶体为多晶聚集体，晶体中杂质原子含量高、造成其应用中存在范围窄、稳定性差、取向度低、性能恶化的问题。方法：一、制备前驱体混合原料；二、煅烧制备前驱体；三、清洗、分散得到粒径均一且尺寸可调控的片状Bi4Ti3O12前驱体；四、制备产物混合原料；五、煅烧制备产物；六、清洗。应用：用于光催化、纳米器件、有机填充料及能量存储、高性能多功能电子织构陶瓷、薄膜、单晶的制备领域。本发明可获得一种尺寸可控的低维钛酸锶晶体。

主权项

一种尺寸可控的低维钛酸锶晶体的合成方法，其特征在于一种尺寸可控的低维钛酸锶晶体的合成方法是按以下步骤完成的：一、将TiO₂粉体和Bi₂O₃粉体混合，再加入熔盐，得到混合物Ⅰ；以无水乙醇为球磨介质，以氧化锆球为磨球，在球磨速度为60r/min～240r/min下将混合物Ⅰ进行球磨，球磨之后烘干浆料，得到混合原料Ⅰ；步骤一中所述的TiO₂粉体与Bi₂O₃粉体的摩尔比为3:(1.3～3)；步骤一中所述的TiO₂粉体的粒径≤100nm；步骤一中所述的熔盐为Na₂SO₄、K₂SO₄、NaCl和KCl中的一种或其中几种的混合物；步骤一中所述的TiO₂粉体和Bi₂O₃粉体的总质量与熔盐的质量比为1:(0.5～15)；二、将混合原料Ⅰ置于有盖氧化铝坩埚中，然后将氧化铝坩埚置于高温炉中，将高温炉升温至750℃～1200℃，再在温度为750℃～1200℃的条件下煅烧3min～300min，得到反应产物Ⅰ；三、在搅拌条件下使用去离子水对反应产物Ⅰ清洗5次～9次，再以去离子水为分散介质，在超声功率为50W～300W下采用超声波分散10min～60min，再进行过滤，去除去离子水，再烘干，得到粒径均一且尺寸可调控的片状Bi₄Ti₃O₁₂前驱体；四、将SrCO₃粉体与熔盐混合，得到混合物Ⅱ；再以无水乙醇为球磨介质，以氧化锆球为磨球，在球磨速度为60r/min～240r/min下将混合物Ⅱ进行球磨，再加入粒径均一且尺寸可调控的片状Bi₄Ti₃O₁₂前驱体，再在球磨速度为60r/min～120r/min下球磨10min～90min，球磨之后烘干浆料，得到混合原料Ⅱ；步骤四中所述的粒径均一且尺寸可调控的片状Bi₄Ti₃O₁₂前驱体与SrCO₃粉体的摩尔比为1:(3～10)；步骤四中所述的熔盐为Na₂SO₄、K₂SO₄、NaCl和KCl中的一种或其中几种的混合物；步骤四中所述的粒径均一且尺寸可调控的片状Bi₄Ti₃O₁₂前驱体与SrCO₃粉体的总质量与熔盐的质量比为1:(0.8～6)；五、将混合原料Ⅱ置于有盖氧化铝坩埚中，然后将氧化铝坩埚置于高温炉中，再将高温炉升温至650℃～1200℃，再在温度为650℃～1200℃的条件下煅烧1.5h～9h，获得反应产物Ⅱ；六、①、将反应产物Ⅱ浸入到酸溶液中浸泡10min～60min，再在搅拌速度为30r/min～120r/min下搅拌10min～30min，再将反应产物Ⅱ取出；②、重复步骤六①3次～5次，得到酸洗后的反应产物Ⅱ；③、将酸洗后的反应产物Ⅱ浸入到去离子水中浸泡10min～30min，再在搅拌速度为60r/min～360r/min下搅拌10min～30min，再将酸洗后的反应产物Ⅱ取出；④、重复步骤六③，至熔盐彻底去除，得到去离子水清洗的反应产物Ⅱ；⑤、以去离子水为分散介质，再在超声功率为50W～300W下采用超声波对去离子水清洗的反应产物Ⅱ进行分散10min～60min，进行过滤去除去离子水，再烘干，得到尺寸可控的低维钛酸锶晶体。