[发明专利]改进溶胶-凝胶法制备铌酸锶钡纳米粉体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电卡制冷技术领域，尤其涉及一种具有大电卡效应的钨 青铜结构的电介质陶瓷纳米粉体的制备方法。

背景技术

电卡效应是指在绝热条件下，对极性材料施加一个循环的外加电场，使其产生温变(ΔT)和熵变(ΔS)的现象。相比于传统的蒸汽-压缩制冷，电卡制冷具有更高的制冷效率，且不产生大量温室气体，也不需要使用制冷剂氟利昂。与磁卡效应相比，电卡效应的优势在于实现制冷循环所需的高电场比磁卡效应制冷技术所需的高磁场更容易产生。而铌酸锶钡是一种具有大的热释电材料，具有极大的电卡制冷前景。

SBN材料的制备方法有很多，采用最多的是固相反应法、共沉淀法、 溶胶-凝胶法。其中刘雅言等人发明的专利(申请号为200410011341.5) 中，以草酸铌、硝酸锶、硝酸钡为原料，并加入助燃剂和有机还原剂柠檬 酸、尿素、甘氨酸、草酰二肼、卡巴胺、二甲酰肼或六次甲基四胺燃烧制 得Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆粉体。张贺新等人在《聚合物前驱体法合成铌酸锶钡铁 电薄膜》一文中(《材料科学与工艺》2004年12卷第2期，132-135页)， 采用聚合物前驱体法制备了铌酸锶钡(Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆,SBN)纳米粉体，以柠 檬酸为配位剂与金属离子配合，水作为溶剂，用乙二醇加速溶液聚合形成 稳定的前驱体溶胶，在900℃煅烧2小时，即得到白色Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆纳 米粉体。此方法在制备过程中，需要使用HF溶液溶解Nb₂O₅，实验过程 存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种不涉及有毒有强腐 蚀性的化学试剂、操作流程简单、制备成本低、产品质量良好的溶胶-凝 胶法制备铌酸锶钡纳米粉体的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种改进溶胶-凝胶法 制备铌酸锶钡纳米粉体的方法，该方法以溶胶-凝胶法为基础，以草酸铌 Nb(OOCCOOH)₅、碳酸锶(SrCO₃)、碳酸钡(BaCO₃)为原料，以氨水为 沉淀剂，以乙二醇(C₂H₆O₂)为酯化剂，柠檬酸(C₆H₈O₇)为金属配位剂， 配制溶液的摩尔比为Sr:Ba:Nb＝1:1:4，所得到的铌酸锶钡纳米粉体的成分 是Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆；其具体的制备工艺如下：

1.在室温下，将原料草酸铌溶于500ml去离子水中，不断搅拌，得到 透明澄清的草酸铌水溶液；

2.在步骤1制得的草酸铌水溶液中，边搅拌边滴加入过量的氨水，得 到Nb(OH)₅沉淀；

3.将步骤2制得的Nb(OH)₅沉淀在80℃水浴陈化12h，冷却后进行抽 滤、洗涤，除去多余的氨水；

4.将步骤3制得的Nb(OH)₅沉淀溶于柠檬酸溶液中，反应形成Nb-柠 檬酸溶液；

5.将步骤4制得的Nb-柠檬酸溶液中，按化学计量比Sr:Ba:Nb为1:1:4 依次溶解SrCO₃和BaCO₃，形成均匀透明的Sr-Ba-Nb-柠檬酸络合物；

6.在步骤5制得的络合物中按质量比柠檬酸：乙二醇为40:60加入乙 二醇进行聚酯化反应，得到淡黄色溶胶；

7.将步骤6制得的溶胶在80℃真空干燥箱中恒温干燥12小时得到粘 稠的前驱体溶胶；

8.空气气氛下，将步骤7制得的前驱体溶胶，放在坩埚中以5℃/min 的升温速度在600～1200℃热处理3小时后随炉冷却，得到白色纳米铌酸 锶钡Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆粉体。