CN104496462B - 一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法 - Google Patents

一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1‑x]O3粉体的方法，本发明以Ti(C4H9O)4和Ba(NO3)2为原料先合成了BaTiO3前驱体沉淀物，再以Fe(NO3)3·9H2O、NbCl5、Ba(NO3)2为原料合成了Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物，通过将两个前驱体沉淀物按比例混合均匀，再在950～1050℃煅烧后制得纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1‑x]O3粉体。本发明首次采用共沉淀法制备Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1‑x]O3粉体，制得的粉体颗粒均匀且粒径小，粒径分布范围集中在30～50nm左右；本发明在BaTiO3中加入Ba(Fe0.5Nb0.5)O3有益于改善BaTiO3陶瓷的温度稳定性，提高其介电性能。本发明不仅减小了粉体的颗粒尺寸，有利于获得小晶粒、低损耗具有优异介电性能的陶瓷，而且极大地降低了煅烧温度约150～250℃，有利于能源节约。

Description

一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法
技术领域
本发明属于湿化学法制备粉体技术领域，具体涉及一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法。
背景技术
随着移动通讯技术和半导体制造水平的不断提升，伴随着智能手机、平板电脑和新型存储器等新一代高科技电子产品的空前发展和普及；行业内的激烈竞争对电子器件的可靠性和微型化提出了更高的要求，功能电子陶瓷作为消费类电子产品的重要组成元件，其小型化、集成化和高可靠性越来越受到人们的关注。
钛酸钡(BaTiO3)是最早被发现的一种典型的具有ABO3型钙钛矿结构的电子功能陶瓷材料，因具有较高的介电常数、优良的铁电、压电和绝缘性能，BaTiO3被广泛应用于电子陶瓷工业中，用来生产体积小、容量大的多层陶瓷电容器(MLCC)、新型阻变和铁电存储器等电子器件。通过掺杂钛酸钡可以制备出各种陶瓷电容器、压电换能器、温度补偿器、介质放大器、计算机记忆元件和TPC热敏电阻等电子元器件，被称为“电子陶瓷的支柱”。目前，BaTiO3已成为生产电子陶瓷器件的母体材料，关于BaTiO3粉体、陶瓷和薄膜的制备、改性以及电学性能的研究一直是无机非金属材料领域关注的热点。然而BaTiO3作为MLCC器件介质层的母体材料，具有较高的介电常数ε，但其ε在居里点(Tc)附近有较大的突变，因此其介电温度稳定性极差，而介电温度稳定性是影响MLCC电学性能的重要因素，固需要通过元素掺杂、优化工艺等手段对BaTiO3基料进行改性，提高使用稳定性。
粉体的细微性和均匀性也是决定其介电性能的重要因素。电子器件的微型化发展，又要求MLCC的介质层厚度不断降低，当介质层厚度降至数微米时，基料的粒度大小和掺杂的均匀性将会严重影响MLCC性能的可靠性。因此降低基料的粒度、提高掺杂的均匀性一直是MLCC材料的重要研究方向。传统的固相法粉体制备工艺制备BaTiO3基介电陶瓷需要较高的烧结温度，所得到的粉体粒径大，粒度和掺杂剂分布不均匀，不仅限制了介质层的薄型化，并且容易引起电子器件性能的起伏。与其相比，化学沉淀法可克服上述缺点，可在低温下获得物相纯净、尺度较小、分散性好的纳米粉体，掺杂剂分布均匀，烧结活性高，不仅可以有效降低烧结温度，而且满足MLCC器件介质层与电极层共烧的需求，从而可在低的烧结温度下获得具有致密结构且晶粒细小具有优异介电性能的陶瓷材料。这不仅减少了能源的浪费，而且改善了BaTiO3基陶瓷的介电性能，因此釆用化学沉淀法制备功能电子陶瓷具有重要的研究和应用意义。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种粉体粒径小、分散均匀、介电温度稳定性好的共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法。
本发明是通过以下技术方案来实现：
包括如下步骤：
(1)将Ti(C4H9O)4的乙醇溶液滴入(COOH)2·2H2O水溶液中，并搅拌均匀，直至形成澄清的混合溶液，其中Ti(C4H9O)4和(COOH)2·2H2O的摩尔比为1:2；
(2)调节步骤(1)中混合溶液的pH值为2.5～3.5，形成草酸氧钛前驱体溶液；
(3)在步骤(2)的草酸氧钛前驱体溶液中滴入Ba(NO3)2的水溶液并搅拌 均匀，其中Ba(NO3)2与步骤(1)中的Ti(C4H9O)4的摩尔比为1:1，得到BaTiO3前驱体沉淀物；
(4)将Fe(NO3)3·9H2O溶于(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，然后滴入NbCl5的乙醇溶液并搅拌形成透明澄清溶液，再滴入Ba(NO3)2水溶液并搅拌至形成均匀的混合溶液，其中(COOH)2·2H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NbCl5、Ba(NO3)2的摩尔比为6:1:1:2；
(5)调节步骤(4)中混合溶液的pH值为8～10，获得Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物；
(6)将步骤(3)得到的BaTiO3前驱体沉淀物和步骤(5)得到的Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物，按照摩尔比为(1-x):x在水中混合均匀，其中0.05≤x≤0.2；
(7)将步骤(6)中混合均匀的沉淀物抽滤、烘干，在950～1050℃煅烧，获得纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体。
所述步骤(1)中，Ti(C4H9O)4乙醇溶液滴入速率为0.5～1mL/min。
所述步骤(2)和步骤(5)中，均通过质量浓度为25％～28％的氨水来调节pH值，且氨水的滴定速率为0.5～1mL/min。
所述步骤(5)中，滴加氨水时搅拌，搅拌时间为20～60min，所述的Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物呈棕褐色。
所述步骤(3)中，Ba(NO3)2水溶液滴入速率为0.5～1mL/min；搅拌时间为10～40min；所述的BaTiO3前驱体沉淀物为白色。
所述步骤(4)中，NbCl5乙醇溶液和Ba(NO3)2水溶液滴入速率为0.5～1mL/min；形成均匀的混合溶液搅拌时间为20～60min。
所述步骤(6)中，沉淀物混合之前均分别经过4～5次去离子水离心洗涤 和过滤，其中离心速率为3000～5000r/min，单次离心时间为5～10min。
所述步骤(6)中的沉淀物在水中经过2～3h搅拌混合均匀。
所述步骤(7)中，烘干温度为80～100℃；煅烧时间为1.5～3h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明以Ti(C4H9O)4和Ba(NO3)2为原料先合成了BaTiO3前驱体沉淀物，再以Fe(NO3)3·9H2O、NbCl5、Ba(NO3)2为原料合成了Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物，通过将两者按一定比例混合均匀，再在950～1050℃煅烧后制得纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体。本发明通过顺序滴加混合，可精确控制化学计量比，减少了杂质元素掺杂的机会；通过使用草酸作为络合剂，通过控制溶液pH值，可获得均匀沉淀的前驱体沉淀物；两种前驱体沉淀物在水中能够充分均匀混合，有利于提高粉体掺杂的均匀性，从而获得高纯度的Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3纳米粉体。本发明首次采用共沉淀法成功制备出Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体，制得的粉体颗粒均匀且粒径小，粒径分布范围集中在30～50nm左右。同时本发明中的Ba(Fe0.5Nb0.5)O3是一种具有立方钙钛矿结构的巨介电常数材料，有着高的介电常数和良好的温度稳定性，因而在BaTiO3中加入Ba(Fe0.5Nb0.5)O3有益于增加其微区成分的不均匀性，增大相变的弥散性，从而宽化介电峰，改善BaTiO3陶瓷的温度稳定性，提高其介电性能；本发明不仅减小了粉体的颗粒尺寸，有利于获得小晶粒、低损耗具有优异介电性能的陶瓷，而且与传统固相法技术相比，极大地降低了煅烧温度约150～250℃，有利于能源节约。同时本发明工艺简便，煅烧温度低，操作方便，有利于大规模化生产，极大地提高了其实际应用价值。
附图说明
图1为本发明实例制备的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.1Ti0.9]O3粉体X射线衍射图谱。
图2为本发明实例制备的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.1Ti0.9]O3粉体的扫描电子显微图像。
图3为本发明实例制备的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.2Ti0.8]O3粉体X射线衍射图谱。
图4为本发明实例制备的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.2Ti0.8]O3粉体的扫描电子显微图像。
图5为本发明实例制备的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.05Ti0.95]O3粉体X射线衍射图谱。
图6为本发明实例制备的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.05Ti0.95]O3粉体的扫描电子显微图像。
图7为本发明实例制备的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.15Ti0.85]O3粉体X射线衍射图谱。
图8为本发明实例制备的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.15Ti0.85]O3粉体的扫描电子显微图像。
具体实施方式
本发明的具体步骤包括：
(1)将Ti(C4H9O)4的乙醇溶液按0.5～1mL/min的速率滴入(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，至溶液澄清，其中Ti(C4H9O)4和(COOH)2·2H2O的摩尔比为1:2；
(2)向上述混合溶液中按0.5～1mL/min的速率滴加质量浓度为25％～28％的氨水并缓慢搅拌均匀，以调节混合溶液的pH值为2.5～3.5，形成草酸氧钛前驱体溶液；
(3)将Ba(NO3)2的水溶液按0.5～1mL/min的速率滴入草酸氧钛前驱体溶液中并搅拌，其中Ba(NO3)2与步骤(1)中的Ti(C4H9O)4的摩尔比为1:1，搅拌10～40min后得到白色的BaTiO3前驱体沉淀物A；
(4)将Fe(NO3)3·9H2O溶于(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，然后按0.5～1mL/min的速率滴入NbCl5的乙醇溶液并缓慢搅拌形成透明澄清溶液，再将 Ba(NO3)2水溶液按0.5～1mL/min的速率滴入并缓慢搅拌20～60min混合均匀，其中(COOH)2·2H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NbCl5、Ba(NO3)2的摩尔比为6:1:1:2；
(5)用质量浓度为25％～28％氨水调节上述混合均匀后的溶液pH值为8～10，NH3·H2O滴加速率为0.5～1mL/min，且滴加时快速搅拌，搅拌20～60min后获得棕褐色的Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物B；
(6)将沉淀物A和沉淀物B分别放入离心管，加入去离子水，以3000～5000r/min的速率离心5～10min后倒去上清液，如此洗涤4～5次；将洗涤过的沉淀物A和沉淀物B加去离子水混合搅拌2～3h至混合均匀，获得了Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3前驱体沉淀物，其中，沉淀物A和沉淀物B的摩尔比为(1-x):x，0.05≤x≤0.2。
(7)将上述混合均匀的沉淀物抽滤，于干燥箱中80～100℃烘干，于箱式电阻炉中950～1050℃煅烧1.5～3h，获得纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体。
本发明通过控制各物质的滴加速率，使粉体颗粒更均匀；通过控制物质混合后的搅拌时间，可获得充分混合均匀的混合溶液；通过使用草酸作为络合剂，氨水作为沉淀剂，通过控制溶液pH值，可获得均匀沉淀的前驱体沉淀物；通过使前驱体沉淀物经过离心洗涤并在水中均匀混合，有利于获得高纯度的Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3纳米粉体，煅烧温度较低，节约能源，制得的粉体颗粒均匀且粒径小。
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.1Ti0.9]O3粉体的方法，包括如下步骤，
(1)将Ti(C4H9O)4的乙醇溶液按0.5mL/min的速率滴入(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，至溶液澄清，其中Ti(C4H9O)4和(COOH)2·2H2O的摩尔比为1:2；
(2)向上述混合溶液中按0.5mL/min的速率滴加浓度为25％～28％的氨水并缓慢搅拌均匀，调节混合溶液的pH值为3，形成草酸氧钛前驱体溶液；
(3)将Ba(NO3)2的水溶液按0.5mL/min的速率滴入草酸氧钛前驱体溶液中并搅拌，其中Ba(NO3)2与步骤(1)中的Ti(C4H9O)4的摩尔比为1:1，搅拌10min后得到白色的BaTiO3前驱体沉淀物A；
(4)将Fe(NO3)3·9H2O溶于(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，然后按0.5mL/min的速率滴入NbCl5的乙醇溶液并缓慢搅拌形成透明澄清溶液，再将Ba(NO3)2水溶液按0.5mL/min的速率滴入并缓慢搅拌20min混合均匀，其中(COOH)2·2H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NbCl5、Ba(NO3)2的摩尔比为6:1:1:2；
(5)用浓度为25％～28％氨水调节上述混合均匀后的溶液pH值为9，NH3·H2O滴加速率为0.5mL/min，且滴加时快速搅拌，搅拌20min后获得棕褐色Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物B；
(6)将沉淀物A和B分别放入离心管，加入去离子水，以5000r/min的速率离心5min后倒去上清液，如此洗涤4次；将洗涤过的沉淀物A和沉淀物B加去离子水混合搅拌2h至混合均匀，其中，沉淀物A和沉淀物B的摩尔比为0.9:0.1。
(7)将上述混合均匀的沉淀物抽滤，于干燥箱中80℃烘干，于箱式电阻炉中950℃煅烧2h，获得纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.1Ti0.9]O3粉体。
将产物通过X射线衍射分析(XRD)进行物相鉴定，获得相纯度高的立方钙钛矿结构的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.1Ti0.9]O3粉体，粉体XRD图谱如图 1所示。将粉体通过扫描电子显微镜(SEM)进行形貌观察，获得了纳米级、且颗粒分布均匀的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.1Ti0.9]O3纳米粉体，如图2所示，所得Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.1Ti0.9]O3粉体平均颗粒尺寸为50nm左右。
实施例2
一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.2Ti0.8]O3粉体的方法，包括如下步骤，
(1)将Ti(C4H9O)4的乙醇溶液按1mL/min的速率滴入(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，至溶液澄清，其中Ti(C4H9O)4和(COOH)2·2H2O的摩尔比为1:2；
(2)向上述混合溶液中按1mL/min的速率滴加浓度为25％～28％的氨水并缓慢搅拌均匀，调节混合溶液的pH值为2.5，形成草酸氧钛前驱体溶液；
(3)将Ba(NO3)2的水溶液按1mL/min的速率滴入草酸氧钛前驱体溶液中并搅拌，其中Ba(NO3)2与步骤(1)中的Ti(C4H9O)4的摩尔比为1:1，搅拌20min后得到白色的BaTiO3前驱体沉淀物A；
(4)将Fe(NO3)3·9H2O溶于(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，然后按1mL/min的速率滴入NbCl5的乙醇溶液并缓慢搅拌形成透明澄清溶液，再将Ba(NO3)2水溶液按1mL/min的速率滴入并缓慢搅拌60min混合均匀，其中(COOH)2·2H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NbCl5、Ba(NO3)2的摩尔比为6:1:1:2；
(5)用浓度为25％～28％氨水调节上述混合均匀后的溶液pH值为8，NH3·H2O滴加速率为1mL/min，且滴加时快速搅拌，搅拌30min后获得棕褐色Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物B；
(6)将沉淀物A和B分别放入离心管，加入去离子水，以4000r/min的速率离心8min后倒去上清液，如此洗涤5次；将洗涤过的沉淀物A和沉淀物B加去离子水混合搅拌3h至混合均匀，其中，沉淀物A和沉淀物B的摩尔比为0.8:0.2。
(7)将上述混合均匀的沉淀物抽滤，于干燥箱中90℃烘干，于箱式电阻炉中1000℃煅烧1.5h，获得纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.2Ti0.8]O3粉体。
将产物通过X射线衍射分析(XRD)进行物相鉴定，获得相纯度高的立方钙钛矿结构的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.2Ti0.8]O3粉体，粉体XRD图谱如图3所示。将粉体通过扫描电子显微镜(SEM)进行形貌观察，获得了纳米级、且颗粒分布均匀的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.2Ti0.8]O3纳米粉体，如图4所示，所得Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.2Ti0.8]O3粉体平均颗粒尺寸为30nm左右。
实施例3
一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.05Ti0.95]O3粉体的方法，包括如下步骤，
(1)将Ti(C4H9O)4的乙醇溶液按0.8mL/min的速率滴入(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，至溶液澄清，其中Ti(C4H9O)4和(COOH)2·2H2O的摩尔比为1:2；
(2)向上述混合溶液中按0.7mL/min的速率滴加浓度为25％～28％的氨水并缓慢搅拌均匀，调节混合溶液的pH值为3.5，形成草酸氧钛前驱体溶液；
(3)将Ba(NO3)2的水溶液按0.6mL/min的速率滴入草酸氧钛前驱体溶液中并搅拌，其中Ba(NO3)2与步骤(1)中的Ti(C4H9O)4的摩尔比为1:1，搅拌30min后得到白色的BaTiO3前驱体沉淀物A；
(4)将Fe(NO3)3·9H2O溶于(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，然后按0.8mL/min的速率滴入NbCl5的乙醇溶液并缓慢搅拌形成透明澄清溶液，再将Ba(NO3)2水溶液按0.6mL/min的速率滴入并缓慢搅拌30min混合均匀，其中(COOH)2·2H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NbCl5、Ba(NO3)2的摩尔比为6:1:1:2；
(5)用浓度为25％～28％氨水调节上述混合均匀后的溶液pH值为10，NH3·H2O滴加速率为0.7mL/min，且滴加时快速搅拌，搅拌50min后获得棕褐色Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物B；
(6)将沉淀物A和B分别放入离心管，加入去离子水，以3000r/min的速率离心10min后倒去上清液，如此洗涤5次；将洗涤过的沉淀物A和沉淀物B加去离子水混合搅拌2.5h至混合均匀，其中，沉淀物A和沉淀物B的摩尔比为0.95:0.05。
(7)将上述混合均匀的沉淀物抽滤，于干燥箱中100℃烘干，于箱式电阻炉中1050℃煅烧2.5h，获得纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.05Ti0.95]O3粉体。
将产物通过X射线衍射分析(XRD)进行物相鉴定，获得相纯度高的四方钙钛矿结构的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.05Ti0.95]O3粉体，粉体XRD图谱如图5所示。将粉体通过扫描电子显微镜(SEM)进行形貌观察，获得了纳米级、且颗粒分布均匀的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.05Ti0.95]O3纳米粉体，如图6所示，所得Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.05Ti0.95]O3粉体平均颗粒尺寸为40nm左右。
实施例4
一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.15Ti0.85]O3粉体的方法，包括如下步骤，
(1)将Ti(C4H9O)4的乙醇溶液按0.9mL/min的速率滴入(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，至溶液澄清，其中Ti(C4H9O)4和(COOH)2·2H2O的摩尔比为1:2；
(2)向上述混合溶液中按0.8mL/min的速率滴加浓度为25％～28％的氨水并缓慢搅拌均匀，调节混合溶液的pH值为2.8，形成草酸氧钛前驱体溶液；
(3)将Ba(NO3)2的水溶液按0.8mL/min的速率滴入草酸氧钛前驱体溶液中并搅拌，其中Ba(NO3)2与步骤(1)中的Ti(C4H9O)4的摩尔比为1:1，搅拌40min后得到白色的BaTiO3前驱体沉淀物A；
(4)将Fe(NO3)3·9H2O溶于(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，然后按0.9mL/min的速率滴入NbCl5的乙醇溶液并缓慢搅拌形成透明澄清溶液，再将Ba(NO3)2水溶液按0.8mL/min的速率滴入并缓慢搅拌50min混合均匀，其中(COOH)2·2H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NbCl5、Ba(NO3)2的摩尔比为6:1:1:2；
(5)用浓度为25％～28％氨水调节上述混合均匀后的溶液pH值为8.5，NH3·H2O滴加速率为0.8mL/min，且滴加时快速搅拌，搅拌40min后获得棕褐色Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物B；
(6)将沉淀物A和B分别放入离心管，加入去离子水，以5000r/min的速率离心5min后倒去上清液，如此洗涤4次；将洗涤过的沉淀物A和沉淀物B加去离子水混合搅拌3h至混合均匀，其中，沉淀物A和沉淀物B的摩尔比为0.85:0.15。
(7)将上述混合均匀的沉淀物抽滤，于干燥箱中100℃烘干，于箱式电阻炉中1050℃煅烧2.5h，获得纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.15Ti0.85]O3粉体。
将产物通过X射线衍射分析(XRD)进行物相鉴定，获得相纯度高的立方钙钛矿结构的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.15Ti0.85]O3粉体，粉体XRD图谱如图7所示。将粉体通过扫描电子显微镜(SEM)进行形貌观察，获得了纳米级、且颗粒分布均匀的Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.15Ti0.85]O3纳米粉体，如图8所示，所得Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.15Ti0.85]O3粉体平均颗粒尺寸为40nm左右。
实施例5
一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.1Ti0.9]O3粉体的方法，包括如下步骤，
(1)将Ti(C4H9O)4的乙醇溶液按0.6mL/min的速率滴入(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，至溶液澄清，其中Ti(C4H9O)4和(COOH)2·2H2O的摩尔比为1:2；
(2)向上述混合溶液中按0.6mL/min的速率滴加浓度为25％～28％的氨水并缓慢搅拌均匀，调节混合溶液的pH值为3.2，形成草酸氧钛前驱体溶液；
(3)将Ba(NO3)2的水溶液按0.9mL/min的速率滴入草酸氧钛前驱体溶液中并搅拌，其中Ba(NO3)2与步骤(1)中的Ti(C4H9O)4的摩尔比为1:1，搅拌35min后得到白色的BaTiO3前驱体沉淀物A；
(4)将Fe(NO3)3·9H2O溶于(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，然后按0.6mL/min的速率滴入NbCl5的乙醇溶液并缓慢搅拌形成透明澄清溶液，再将Ba(NO3)2水溶液按0.9mL/min的速率滴入并缓慢搅拌40min混合均匀，其中(COOH)2·2H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NbCl5、Ba(NO3)2的摩尔比为6:1:1:2；
(5)用浓度为25％～28％氨水调节上述混合均匀后的溶液pH值为9.5，NH3·H2O滴加速率为0.6mL/min，且滴加时快速搅拌，搅拌60min后获得棕褐色Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物B；
(6)将沉淀物A和B分别放入离心管，加入去离子水，以5000r/min的速率离心5min后倒去上清液，如此洗涤4次；将洗涤过的沉淀物A和沉淀物B加去离子水混合搅拌2.8h至混合均匀，其中，沉淀物A和沉淀物B的摩尔比为0.9:0.1。
(7)将上述混合均匀的沉淀物抽滤，于干燥箱中85℃烘干，于箱式电阻炉中980℃煅烧3h，获得纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)0.1Ti0.9]O3粉体。

Claims (8)

1.一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将Ti(C4H9O)4的乙醇溶液滴入(COOH)2·2H2O水溶液中，并搅拌均匀，直至形成澄清的混合溶液，其中Ti(C4H9O)4和(COOH)2·2H2O的摩尔比为1:2；
(2)调节步骤(1)中混合溶液的pH值为2.5～3.5，形成草酸氧钛前驱体溶液；
(3)在步骤(2)的草酸氧钛前驱体溶液中滴入Ba(NO3)2的水溶液并搅拌均匀，其中Ba(NO3)2与步骤(1)中的Ti(C4H9O)4的摩尔比为1:1，得到BaTiO3前驱体沉淀物；
(4)将Fe(NO3)3·9H2O溶于(COOH)2·2H2O水溶液中并搅拌均匀，然后滴入NbCl5的乙醇溶液并搅拌形成透明澄清溶液，再滴入Ba(NO3)2水溶液并搅拌至形成均匀的混合溶液，其中(COOH)2·2H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NbCl5、Ba(NO3)2的摩尔比为6:1:1:2；
(5)调节步骤(4)中混合溶液的pH值为8～10，获得Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物；
(6)将步骤(3)得到的BaTiO3前驱体沉淀物和步骤(5)得到的Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物，按照摩尔比为(1-x):x在水中经过2～3h搅拌混合均匀，其中0.05≤x≤0.2；
(7)将步骤(6)中混合均匀的沉淀物抽滤、烘干，在950～1050℃煅烧，获得粒径分布范围在30～50nm的纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体。
2.根据权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，Ti(C4H9O)4的乙醇溶液滴入速率为0.5～1mL/min。
3.根据权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法，其特征在于：所述步骤(2)和步骤(5)中，均通过质量浓度为25％～28％的氨水来调节pH值，且氨水的滴定速率为0.5～1mL/min。
4.根据权利要求3所述的一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，滴加氨水时搅拌，搅拌时间为20～60min，所述的Ba(Fe0.5Nb0.5)O3前驱体沉淀物呈棕褐色。
5.根据权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，Ba(NO3)2水溶液滴入速率为0.5～1mL/min；搅拌时间为10～40min；所述的BaTiO3前驱体沉淀物为白色。
6.根据权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，NbCl5乙醇溶液和Ba(NO3)2水溶液滴入速率均为0.5～1mL/min；形成均匀的混合溶液搅拌时间为20～60min。
7.根据权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法，其特征在于：所述步骤(6)中，沉淀物混合之前均分别经过4～5次去离子水离心洗涤和过滤，其中离心速率为3000～5000r/min，单次离心时间为5～10min。
8.根据权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米Ba[(Fe0.5Nb0.5)xTi1-x]O3粉体的方法，其特征在于：所述步骤(7)中，烘干温度为80～100℃；煅烧时间为1.5～3h。
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