CN101618889B - 一种钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法 - Google Patents
一种钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101618889B CN101618889B CN2009101010921A CN200910101092A CN101618889B CN 101618889 B CN101618889 B CN 101618889B CN 2009101010921 A CN2009101010921 A CN 2009101010921A CN 200910101092 A CN200910101092 A CN 200910101092A CN 101618889 B CN101618889 B CN 101618889B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lead
- titanium
- lead titanate
- perovskite structure
- nano
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 14
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 54
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 28
- RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N lead nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Pb]O[N+]([O-])=O RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- GHDSNRQFECQVII-UHFFFAOYSA-N [Ti].OOO Chemical compound [Ti].OOO GHDSNRQFECQVII-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 36
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 23
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- RVPVRDXYQKGNMQ-UHFFFAOYSA-N lead(2+) Chemical compound [Pb+2] RVPVRDXYQKGNMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 10
- 239000002061 nanopillar Substances 0.000 claims description 10
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 8
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 claims description 7
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N Titanium ion Chemical compound [Ti+4] LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 5
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract 4
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- -1 titanium ions Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 7
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000003283 Pachira macrocarpa Nutrition 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 241001083492 Trapa Species 0.000 description 1
- 235000014364 Trapa natans Nutrition 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000005616 pyroelectricity Effects 0.000 description 1
- 235000009165 saligot Nutrition 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法。采用两步沉淀法，制备用于水热反应的钛、铅的羟基氧化物混合沉淀。先以氨水溶液水解钛酸四丁酯，沉淀钛离子，再向悬浮有钛羟基氧化物沉淀的氨水溶液中引入硝酸铅，沉淀铅离子。经过滤、清洗后，将混合沉淀与氢氧化钾和去离子水混合，在密闭的反应釜中于160～240℃水热处理5～48小时，获得钙钛矿结构钛酸铅纳米片自组装成的钛酸铅纳米柱。钛酸铅纳米柱的长度为5μm～20μm之间，直径为0.4μm～1μm之间，构成钛酸铅纳米柱的钙钛矿结构钛酸铅纳米片的厚度为2～10nm之间。本发明工艺过程简单，易于控制，无污染，成本低，易于规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法，属于无机非金属材料领域。
背景技术
自从发现半导体纳米晶具有比其对应的块体材料更加优越的性能以来，关于纳米材料人们开展了大量的研究。近几年关于纳米材料的研究已扩展到控制纳米材料的形状和探索纳米材料的性质和其形状的关系。许多研究已经证实纳米材料的形状与尺寸是决定材料性能的两个关键因素。尽管有许多方法成功的应用于金属材料、半导体材料和金属氧化物材料纳米结构形貌的控制，但是无机非金属材料纳米晶的形状控制制备仍是材料工作者面对的一个挑战。
钛酸铅是一种典型的钙钛矿结构铁电材料，其铁电相变的居里温度为490℃。由于具有优异的铁电、压电、介电性能，钛酸铅在非挥发性铁电存储器、压电传感器、热释电敏感器和高介电电容器等微电子器件的制备上有着广泛的应用。通常，钙钛矿结构钛酸铅是利用固相反应法制备的。但是利用固相法制备的钛酸铅不仅团聚严重，化学组成因为铅在高温煅烧过程中的挥发产生偏离，而且难以控制合成的钛酸铅颗粒的形状。相对于固相反应法，溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法、熔盐法等湿化学方法或半湿化学方法，可以在较低的温度下实现保持钛酸铅化学计量的合成。其中水热法和熔盐法是在溶液中生长出钛酸铅晶体颗粒，因此可以制备出具有规则刻面的钙钛矿结构钛酸铅纳米晶。
具有铁电压电性能的钙钛矿结构氧化物一般为四方相或菱方相，由于结构各向异性较小，难以实现取向生长，因此不易实现一维纳米结构的制备。目前，只有哈佛大学Park教授课题组利用双金属醇盐控制分解制备出钛酸钡、钛酸锶单晶纳米棒，浙江大学Han教授课题组利用高分子辅助水热法合成出锆钛酸铅单晶纳米棒、纳米线，和韩国Kang教授课题组利用四钛酸钾纳米棒作为模板，通过软化学置换合成出钛酸钡单晶纳米棒，以及北京科技大学Xing教授课题组利用二氧化钛纳米棒为模板，通过熔盐法合成钛酸铅单晶纳米棒的报道。而截至目前，尚没有关于钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的报道和专利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单，易于控制的钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法。
钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法，包括以下步骤：
1)按欲合成的纳米片自组装钛酸铅纳米柱的化学式PbTiO3计量称取钛酸四丁酯和硝酸铅，分别溶于无水乙醇和去离子水中，配制Ti4+离子浓度为0.1mol/L～0.3mol/L的钛酸四丁酯的无水乙醇溶液和Pb2+离子浓度为0.1mol/L～0.3mol/L的硝酸铅水溶液；
2)在搅拌的状态下，将浓度为0.1～0.6mol/L的氨水溶液滴加到步骤1)制得的钛酸四丁酯的乙醇溶液中，使钛酸四丁酯水解，沉淀钛离子，得到含有钛的羟基氧化物沉淀的悬浮液，所用的氨水溶液与钛酸四丁酯的乙醇溶液的体积比为0.5～1.5；
3)在搅拌的状态下，继续向步骤2)制得的含有钛羟基氧化物沉淀的悬浮液中加入氨水溶液，制备用于沉淀铅离子的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液，所制备的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液中氨水的含量是沉淀步骤1)制备的硝酸铅溶液中铅离子所需的氨水量的1.05～1.3倍；
4)将步骤1)配制的硝酸铅水溶液在搅拌的状态下滴加到步骤3)制得的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液中，沉淀铅离子，静置沉降、过滤、去离子水清洗，得到钛、铅羟基氧化物混合沉淀。
5)将钛、铅羟基氧化物混合沉淀和氢氧化钾加入到反应釜内胆中，用去离子水调节反应釜内胆中的反应物料混合悬浮液达到反应釜容积的1/3～4/5，搅拌至少5分钟，反应物料混合悬浮液中，钛、铅的含量换算为欲合成的钛酸铅的摩尔体积分数为0.05～1mol/L，氢氧化钾的摩尔体积分数为8～18mol/L。摩尔体积分数的体积基数为所有引入反应釜内胆中的物料体积；即反应物料混合悬浮液的体积。
6)将配置有反应物料的反应釜内胆密闭于反应釜中，密封，在180℃～220℃保温反应5～48小时，然后，降温到室温，取出反应产物，过滤，依次用去离子水、0.1～1.0mol/L的草酸溶液、去离子水清洗，干燥，得到钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱。
本发明制备过程中，步骤5)所用的氢氧化钾可以以颗粒形式加入到反应釜中，或者也可以将氢氧化钾溶解到去离子水中，以溶液的形式加入到反应釜中
本发明中所采用的钛酸四丁酯、硝酸铅、氢氧化钾、以及氨水和无水乙醇等化学试剂的纯度均不低于化学纯。
本发明以钛、铅羟基氧化物沉淀的形式引入反应物料，利用矿化剂(氢氧化钾)来促进晶化，实现纳米片自组装钛酸铅纳米柱的水热合成。本发明工艺在实施过程中，对沉淀物的清洗是为了除去硝酸根离子；对水热合成产物的清洗是为了将矿化剂与合成的纳米片自组装钛酸铅纳米柱充分分离，得到纯相的纳米片自组装钛酸铅纳米柱；将产物干燥是为了得到分散性良好的纳米片自组装微米柱。
本发明制得的钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的长度为5μm～20μm，直径为0.4μm～1μm，构成钛酸铅纳米柱的钙钛矿结构钛酸铅纳米片的厚度为2～10nm。
本发明制备的纳米片自组装钛酸铅纳米柱，其化学式为PbTiO3，晶体结构为钙钛矿结构，
制备工艺过程简单、易于控制，无污染、成本低，易于生产。
附图说明
图1是本发明合成的钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的XRD图谱；
图2(a)是本发明合成的钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的扫描电镜(SEM)照片，(b)为(a)的局部放大图。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
实例1
1)按欲合成的钛酸铅纳米棒的化学式PbTiO3计量称取钛酸四丁酯和硝酸铅，分别溶于无水乙醇和去离子水中，配制钛酸四丁酯的无水乙醇溶液和硝酸铅的水溶液，并调节溶液中Ti4+离子和Pb2+离子的浓度都为0.1mol/L。
2)在搅拌的状态下，将浓度为0.1mol/L的氨水溶液滴加到步骤1)制得的钛酸四丁酯的乙醇溶液中，使钛酸四丁酯水解，沉淀钛离子，得到含有钛的羟基氧化物沉淀的悬浮液；所用的氨水溶液与钛酸四丁酯的乙醇溶液的体积比为0.5；
3)在搅拌的状态下，继续向步骤2)制得的含有钛羟基氧化物沉淀的悬浮液中加入氨水溶液，制备用于沉淀铅离子的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液。为了保证铅离子的完全沉淀，使含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液中氨水的量是沉淀步骤1)制备的硝酸铅溶液中铅离子所需的氨水的量的1.05倍。
4)将步骤1)配制的硝酸铅水溶液在搅拌的状态下滴加到步骤3)制得的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液中，沉淀铅离子。静置沉降、过滤、去离子水清洗，得到钛、铅羟基氧化物混合沉淀。
5)将钛、铅羟基氧化物混合沉淀和氢氧化钾加入到反应釜内胆中，用去离子水调节反应釜内胆中的反应物料混合悬浮液达到反应釜容积的1/3，搅拌5分钟，反应物料混合悬浮液中，钛、铅的含量换算为欲合成的钛酸铅的摩尔体积分数为1mol/L，氢氧化钾的摩尔体积分数为8mol/L。摩尔体积分数的体积基数为所有引入反应釜内胆中的物料体积，即反应物料混合悬浮液的体积。
6)将配置有反应物料的反应釜内胆密闭于反应釜中，密封，在180℃保温反应48小时，然后，降温到室温，取出反应产物，过滤，依次用去离子水清洗5次，0.1mol/L的草酸溶液清洗3次，再用去离子水清洗6次，无水乙醇脱水2次，60℃干燥，得到钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱。其XRD图谱见图1，其扫描电镜(SEM)照片见图2，由图可见，所得产物为钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱，其长度介于5μm～20μm之间，直径介于0.4μm～1μm之间，构成钛酸铅纳米柱的钙钛矿结构钛酸铅纳米片的厚度介于2～10nm之间。
实例2
1)按欲合成的钛酸铅纳米棒的化学式PbTiO3计量称取钛酸四丁酯和硝酸铅，分别溶于无水乙醇和去离子水中，配制钛酸四丁酯的无水乙醇溶液和硝酸铅的水溶液，并调节溶液中Ti4+离子和Pb2+离子的浓度都为0.3mol/L。
2)在搅拌的状态下，将浓度为0.6mol/L的氨水溶液滴加到步骤1)制得的钛酸四丁酯的乙醇溶液中，使钛酸四丁酯水解，沉淀钛离子，得到钛的羟基氧化物沉淀的悬浮液；所用的氨水溶液与钛酸四丁酯的乙醇溶液的体积比为1.0；
3)在搅拌的状态下，继续向步骤2)制得的含有钛羟基氧化物沉淀的悬浮液中加入氨水溶液，制备用于沉淀铅离子的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液。为了保证铅离子的完全沉淀，使含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液中氨水的量是沉淀步骤1)制备的硝酸铅溶液中铅离子所需的氨水的量的1.3倍。
4)将步骤1)配制的硝酸铅水溶液在搅拌的状态下滴加到步骤3)制得的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液中，沉淀铅离子。静置沉降、过滤、去离子水清洗，得到钛、铅羟基氧化物混合沉淀。
5)将钛、铅羟基氧化物混合沉淀和氢氧化钾加入到反应釜内胆中，用去离子水调节反应釜内胆中的反应物料混合悬浮液达到反应釜容积的4/5，搅拌30分钟，反应物料混合悬浮液中，钛、铅的含量换算为欲合成的钛酸铅的摩尔体积分数为0.05mol/L，氢氧化钾的摩尔体积分数为16mol/L。摩尔体积分数的体积基数为所有引入反应釜内胆中的物料体积，即反应物料混合悬浮液的体积。
6)将配置有反应物料的反应釜内胆密闭于反应釜中，密封，在220℃保温反应5小时，然后，自然降温到室温，取出反应产物，过滤，依次用去离子水清洗5次，1.0mol/L的草酸溶液清洗2次，再用去离子水清洗6次，80℃干燥，得到钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱。
实例3
1)按欲合成的钛酸铅纳米棒的化学式PbTiO3计量称取钛酸四丁酯和硝酸铅，分别溶于无水乙醇和去离子水中，配制钛酸四丁酯的无水乙醇溶液和硝酸铅的水溶液，并调节溶液中Ti4+离子和Pb2+离子的浓度都为0.25mol/L。
2)在搅拌的状态下，将浓度为0.4mol/L的氨水溶液滴加到步骤1)制得的钛酸四丁酯的乙醇溶液中，使钛酸四丁酯水解，沉淀钛离子，得到钛的羟基氧化物沉淀的悬浮液；所用的氨水溶液与钛酸四丁酯的乙醇溶液的体积比为1.5；
3)在搅拌的状态下，继续向步骤2)制得的含有钛羟基氧化物沉淀的悬浮液中加入氨水溶液，制备用于沉淀铅离子的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液。为了保证铅离子的完全沉淀，使含有钛羟基氧化物沉淀悬浮液的氨水溶中氨水的量是沉淀步骤1)制备的硝酸铅溶液中铅离子所需的氨水的量的1.2倍。
4)将步骤1)配制的硝酸铅水溶液在搅拌的状态下滴加到步骤3)制得的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液中，沉淀铅离子。静置沉降、过滤、去离子水清洗，得到钛、铅羟基氧化物混合沉淀。
5)将钛、铅羟基氧化物混合沉淀和氢氧化钾加入到反应釜内胆中，用去离子水调节反应釜内胆中的反应物料混合悬浮液达到反应釜容积的3/5，搅拌40分钟，反应物料混合悬浮液中，钛、铅的含量换算为欲合成的钛酸铅的摩尔体积分数为0.25mol/L，氢氧化钾的摩尔体积分数为12mol/L。摩尔体积分数的体积基数为所有引入反应釜内胆中的物料体积，即反应物料混合悬浮液的体积
6)将配置有反应物料的反应釜内胆密闭于反应釜中，密封，在200℃保温反应24小时，然后，降温到室温，取出反应产物，过滤，依次用去离子水清洗5次、0.5mol/L的草酸溶液清洗2次、去离子水清洗6次，70℃干燥，得到钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱。
Claims (4)
1.钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
1)按欲合成的纳米片自组装钛酸铅纳米柱的化学式PbTiO3计量称取钛酸四丁酯和硝酸铅，分别溶于无水乙醇和去离子水中，配制Ti4+离子浓度为0.1mol/L～0.3mol/L的钛酸四丁酯的无水乙醇溶液和Pb2+离子浓度为0.1mol/L～0.3mol/L的硝酸铅水溶液；
2)在搅拌的状态下，将浓度为0.1～0.6mol/L的氨水溶液滴加到步骤1)制得的钛酸四丁酯的无水乙醇溶液中，使钛酸四丁酯水解，沉淀钛离子，得到含有钛的羟基氧化物沉淀的悬浮液，所用的氨水溶液与钛酸四丁酯的无水乙醇溶液的体积比为0.5～1.5；
3)在搅拌的状态下，继续向步骤2)制得的含有钛羟基氧化物沉淀的悬浮液中加入氨水溶液，制备用于沉淀铅离子的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液，所制备的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液中氨水的含量是沉淀步骤1)制备的硝酸铅溶液中铅离子所需的氨水量的1.05～1.3倍；
4)将步骤1)配制的硝酸铅水溶液在搅拌的状态下滴加到步骤3)制得的含有钛羟基氧化物沉淀悬浮的氨水溶液中，沉淀铅离子，静置沉降、过滤、去离子水清洗，得到钛、铅羟基氧化物混合沉淀；
5)将钛、铅羟基氧化物混合沉淀和氢氧化钾加入到反应釜内胆中，用去离子水调节反应釜内胆中的反应物料混合悬浮液达到反应釜容积的1/3～4/5，搅拌至少5分钟，反应物料混合悬浮液中，钛、铅的含量换算为欲合成的钛酸铅的摩尔浓度为0.05～1mol/L，氢氧化钾的摩尔浓度为8～18mol/L，摩尔浓度的体积基数为所有引入反应釜内胆中的物料体积；
6)将配置有反应物料的反应釜内胆密闭于反应釜中，密封，在180℃～220℃保温反应5～48小时，然后，降温到室温，取出反应产物，过滤，依次用去离子水、0.1～1.0mol/L的草酸溶液、去离子水清洗，干燥，得到钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法，其特征是步骤5)中，氢氧化钾以颗粒形式加入到反应釜中，或将氢氧化钾溶解到去离子水中，以溶液的形式加入到反应釜中。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法，其特征是所用的钛酸四丁酯、硝酸铅、氢氧化钾，以及氨水和无水乙醇的纯度均不低于化学纯。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法，其特征是所制得的钙钛矿结构钛酸铅纳米片自组装成的钛酸铅纳米柱的长度为5μm～20μm，直径为0.4μm～1μm，构成钛酸铅纳米柱的钙钛矿结构钛酸铅纳米片的厚度为2～10nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009101010921A CN101618889B (zh) | 2009-08-03 | 2009-08-03 | 一种钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009101010921A CN101618889B (zh) | 2009-08-03 | 2009-08-03 | 一种钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101618889A CN101618889A (zh) | 2010-01-06 |
| CN101618889B true CN101618889B (zh) | 2011-02-16 |
Family
ID=41512314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009101010921A Expired - Fee Related CN101618889B (zh) | 2009-08-03 | 2009-08-03 | 一种钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101618889B (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102140694A (zh) * | 2011-03-18 | 2011-08-03 | 浙江大学 | 一种一维柱状结构钡掺杂钛酸铅单晶纳米纤维的制备方法 |
| CN102154702B (zh) * | 2011-03-18 | 2012-07-11 | 浙江大学 | 一种一维柱状结构铁掺杂钛酸铅单晶纳米纤维的制备方法 |
| CN102139913B (zh) * | 2011-04-20 | 2012-10-10 | 浙江大学 | 一种钛酸铅纳米颗粒的制备方法 |
| CN102517637B (zh) * | 2011-12-29 | 2015-02-11 | 洛阳理工学院 | 一种钛酸铅纳米线的制备方法 |
| CN102925979B (zh) * | 2012-11-08 | 2015-04-29 | 浙江大学 | 一种钙钛矿钛酸铅单晶纳米片的制备方法 |
| CN102925980B (zh) * | 2012-11-14 | 2015-05-20 | 浙江大学 | 一种四方钙钛矿结构钛酸铅陶瓷单晶纳米片的制备方法 |
| CN102923766B (zh) * | 2012-11-14 | 2014-11-26 | 浙江大学 | 钛酸铅陶瓷单晶纳米片的制备方法 |
| CN104018226B (zh) * | 2013-06-21 | 2016-06-29 | 浙江大学 | 一种纳米颗粒自组装的四方钙钛矿相PbTiO3微米片的制备方法 |
| CN103877964B (zh) * | 2014-03-12 | 2016-09-14 | 浙江大学 | 一种钙钛矿相钛酸铅单晶纳米线与锐钛矿相二氧化钛的异质结的制备方法 |
| CN104907062A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-09-16 | 浙江大学 | 合成Li掺杂PbTiO3纳米颗粒的方法及其产品和应用 |
| CN111017989B (zh) * | 2020-01-06 | 2022-10-18 | 深圳市立洋光电子股份有限公司 | Ni掺杂的PbTiO3晶体的制备方法 |
| CN113584588B (zh) * | 2020-04-30 | 2022-06-28 | 南京理工大学 | 一种用于光-力协同催化的单晶纳米片材料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1160680A (zh) * | 1997-01-29 | 1997-10-01 | 核工业北京化工冶金研究院 | 钛酸铅粉体的制备方法 |
| US5993901A (en) * | 1993-01-20 | 1999-11-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Production of thin films of a lead titanate system |
| CN1935659A (zh) * | 2006-10-23 | 2007-03-28 | 浙江大学 | 一种锆钛酸铅纳米粉体的制备方法 |
-
2009
- 2009-08-03 CN CN2009101010921A patent/CN101618889B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5993901A (en) * | 1993-01-20 | 1999-11-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Production of thin films of a lead titanate system |
| CN1160680A (zh) * | 1997-01-29 | 1997-10-01 | 核工业北京化工冶金研究院 | 钛酸铅粉体的制备方法 |
| CN1935659A (zh) * | 2006-10-23 | 2007-03-28 | 浙江大学 | 一种锆钛酸铅纳米粉体的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP昭61-197420A 1986.09.01 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101618889A (zh) | 2010-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101618889B (zh) | 一种钙钛矿结构纳米片自组装钛酸铅纳米柱的制备方法 | |
| CN101619494A (zh) | 一种钙钛矿结构钛酸铅单晶纳米棒的制备方法 | |
| CN105040090B (zh) | 一种核壳结构钛酸铅‑钛酸锶单晶纳米材料的制备方法 | |
| CN101311376A (zh) | 一种一维结构钛酸锶纳米粉体的制备方法 | |
| CN102534794B (zh) | 钙钛矿钛酸铅单晶纳米片的制备方法 | |
| CN103276448B (zh) | 一种钙钛矿结构钛酸铅单晶纳米片的制备方法 | |
| CN102531582B (zh) | 一种钛酸铋钠纳米片的制备方法 | |
| CN102923766B (zh) | 钛酸铅陶瓷单晶纳米片的制备方法 | |
| CN101831710B (zh) | 一种钙钛矿结构钛酸铅单晶纳米枝杈晶的制备方法 | |
| CN104211116B (zh) | 一种Bi4Ti3O12单晶纳米棒的制备方法及产品 | |
| CN1123551C (zh) | 纳米级四方相钛酸钡粉末及制备方法 | |
| CN104446445B (zh) | 一种单分散钛酸钡纳米粉体的制备方法 | |
| CN102677145B (zh) | 一种钙钛矿相钛酸铅单晶纳米颗粒的制备方法 | |
| CN102925980B (zh) | 一种四方钙钛矿结构钛酸铅陶瓷单晶纳米片的制备方法 | |
| CN102877131B (zh) | 一种八面体结构钙钛矿钛酸铅单晶纳米颗粒的制备方法 | |
| CN106517319B (zh) | 一种钛酸钙微米颗粒的制备方法 | |
| CN104211117B (zh) | 一种Bi4Ti3O12纳米片的制备方法及产品 | |
| CN101367544B (zh) | 项链状钛酸铅纳米线的制备方法 | |
| CN103603030A (zh) | 一种尺寸可控的一维柱状结构钛酸铅单晶纳米纤维的制备方法 | |
| CN1189422C (zh) | 一种合成纳米级钙钛矿陶瓷粉体的方法 | |
| CN109437296A (zh) | 一种熔盐法制备四方相氧化锆纳米棒的方法 | |
| CN104891559A (zh) | 以二氧化钛为钛源合成Li掺杂PbTiO3纳米颗粒的方法及产品和应用 | |
| CN102674446B (zh) | 一种片状结构钛酸铅粉体的制备方法 | |
| CN104005089A (zh) | 溶液法自组装Bi4Ti3O12单晶纳米线的制备方法 | |
| CN102887705A (zh) | 一种四方相钛酸钡BaTiO3中空纳米晶的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110216 Termination date: 20130803 |