專利名稱：檸檬酸凝膠方法低溫制備鈮酸鋰納米粉體的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種鈮酸鋰納米粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
鈮酸鋰是一種重要的鐵電材料，它擁有優(yōu)良的壓電、電光、聲光、熱電、光折變和非線性光學性質(zhì)等一系列特殊性質(zhì)，由于這些特性，鈮酸鋰目前已被廣泛應用于光導、光調(diào)制器、光開關、非揮發(fā)存儲器、聲表面波和二次諧波發(fā)生器等器件。對于LiNbO3多晶陶瓷粉體，多采用溶膠-凝膠工藝和固相反應法制備，但上述方法均有其各自的局限性，如sol-gel方法存在如下缺點(1)所用原料通常為金屬醇鹽，如乙醇鈮、丁醇鈮、丁醇鋰等，這些原料沒有國產(chǎn)商品，進口試劑價格昂貴，如英國著名的生產(chǎn)金屬醇鹽的Inorgtech公司生產(chǎn)的五乙醇鈮的價格為1300英鎊/L。(2)原料金屬醇鹽在空氣中極易水解，因此在制備過程中要求的條件極為苛刻，除了要求在非水體系中制備粉體外，還需要嚴格的惰性氣體，如氮氣等保護。(3)由于使用大量有機溶劑，易造成環(huán)境污染。而固相反應法反應物混合不均勻；所得產(chǎn)物化學計量比不準確；煅燒溫度較高(1000℃)，粉體燒結(jié)活性低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用檸檬酸凝膠方法低溫制備鈮酸鋰納米粉體，解決了sol-gel工藝中金屬醇鹽不易獲得、價格昂貴和極易水解的問題，該方法還可克服固相反應法煅燒溫度高、粉體燒結(jié)活性差的問題。本發(fā)明按照下述步驟進行a、將Nb2O5在70～90℃下溶解于HF中，然后向其中加入過量的草酸銨溶液，充分混合后，向溶液中滴加氨水形成白色的Nb(OH)5沉淀物，該沉淀物在70～90℃下陳化10～14小時，經(jīng)過濾、洗滌后，溶解于檸檬酸水溶液中，形成淡黃色的Nb-檸檬酸溶液；b、按照摩爾比為Nb5+∶Li+＝1∶1的比例將碳酸鋰加入到Nb-檸檬酸溶液中，攪拌使其充分溶解；c、向溶液中加入過量的檸檬酸溶液，使金屬離子與檸檬酸的摩爾比為1∶(1.5～3)；d、然后將乙二醇加入上述溶液中，乙二醇和檸檬酸的摩爾比為(1～2)∶1，攪拌均勻后形成鈮酸鋰前驅(qū)體溶液；e、將該溶液在60～100℃下加熱20～30h，得到粘稠的凝膠狀固體；f、最后將該凝膠在600～800℃下煅燒2～3h，得到納米LiNbO3粉體。本發(fā)明以Nb2O5為初始原料，合成一種新的鈮源，可以在水溶液中制備LiNbO3粉體，且煅燒溫度低，易獲得高燒結(jié)活性的納米粉體，這對于簡化制備工藝、降低成本、減小環(huán)境污染、制備納米級高燒結(jié)活性LiNbO3粉體具有重要意義。本發(fā)明的檸檬酸凝膠法是以檸檬酸為螯合劑，與金屬離子配位形成水溶性金屬羧酸鹽配合物，通過乙二醇聚合，得到前驅(qū)體凝膠，凝膠經(jīng)高溫下煅燒即可得到陶瓷粉體。該方法具有如下優(yōu)點(1)采用易獲得的Nb2O5為初始原料，制備出鈮的檸檬酸配合物，并以此作為新的鈮源替代sol-gel工藝中的鈮醇鹽，合成LiNbO3粉體；(2)可從水溶液中制備LiNbO3粉體，解決sol-gel方法的金屬醇鹽易水解的問題，環(huán)境污染小；(3)可以達到分子水平的均勻混合，并準確控制化學計量比；(4)低的合成溫度(600℃)、粉體燒結(jié)活性好，所得粉體粒度為納米級；(5)工藝簡單，無需復雜的設備。


圖1為在600℃下煅燒2h后所得的LiNbO3粉體的TEM圖，圖2為600℃下煅燒2h后所得LiNbO3粉體的XRD圖譜。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式是這樣實現(xiàn)的a、將Nb2O5在70～90℃下溶解于HF中，然后向其中加入過量的草酸銨溶液，充分混合后，向溶液中滴加氨水形成白色的Nb(OH)5沉淀物，該沉淀物在70～90℃下陳化10～14小時，經(jīng)過濾、洗滌后，溶解于檸檬酸水溶液中，形成淡黃色的Nb-檸檬酸溶液；b、按照摩爾比為Nb5+∶Li+＝1∶1的比例將碳酸鋰加入到Nb-檸檬酸溶液中，攪拌使其充分溶解；c、向溶液中加入過量的檸檬酸溶液，使金屬離子與檸檬酸的摩爾比為1∶(1.5～3)；d、然后將乙二醇加入上述溶液中，乙二醇和檸檬酸的摩爾比為(1～2)∶1，攪拌均勻后形成鈮酸鋰前驅(qū)體溶液；e、將該溶液在60～100℃下加熱20～30h，得到粘稠的凝膠狀固體；f、最后將該凝膠在600～800℃下煅燒2～3h，得到納米LiNbO3粉體。
具體實施方式
二本實施方式是這樣實現(xiàn)的a、將Nb2O5在80℃下溶解于HF中，然后向其中加入過量的草酸銨溶液，充分混合后，向溶液中滴加氨水形成白色的Nb(OH)5沉淀物，該沉淀物在80℃下陳化12小時，經(jīng)過濾、洗滌后，溶解于檸檬酸水溶液中，形成淡黃色的Nb-檸檬酸溶液，采用電感耦合等離子發(fā)射光譜(ICP)法測定溶液中金屬Nb的濃度；b、取Nb-檸檬酸溶液(含Nb5+0.5mol)，將0.1mol的碳酸鋰加入Nb-檸檬酸溶液中，攪拌使其充分溶解；c、向溶液中加入過量的檸檬酸溶液，使金屬離子與檸檬酸的摩爾比為1∶3；d、然后將乙二醇加入上述溶液中，乙二醇和檸檬酸的摩爾比為1.8∶1，攪拌均勻后形成鈮酸鋰前驅(qū)體溶液；e、將該溶液在80℃下加熱24h，得到粘稠的凝膠狀固體；f、最后將該凝膠在600℃下煅燒2h，得到納米LiNbO3粉體。從圖1可見，所得粉體的平均粒徑為30～50nm，形狀為球形。從圖2可見，衍射峰為單一LiNbO3相。
權(quán)利要求
1.檸檬酸凝膠方法低溫制備鈮酸鋰納米粉體，其特征在于它按照下述步驟進行a、將Nb2O5在70～90℃下溶解于HF中，然后向其中加入過量的草酸銨溶液，充分混合后，向溶液中滴加氨水形成白色的Nb(OH)5沉淀物，該沉淀物在70～90℃下陳化10～14小時，經(jīng)過濾、洗滌后，溶解于檸檬酸水溶液中，形成淡黃色的Nb-檸檬酸溶液；b、按照摩爾比為Nb5+∶Li+＝1∶1的比例將碳酸鋰加入到Nb-檸檬酸溶液中，攪拌使其充分溶解；c、向溶液中加入過量的檸檬酸溶液，使金屬離子與檸檬酸的摩爾比為1∶(1.5～3)；d、然后將乙二醇加入上述溶液中，乙二醇和檸檬酸的摩爾比為(1～2)∶1，攪拌均勻后形成鈮酸鋰前驅(qū)體溶液；e、將該溶液在60～100℃下加熱20～30h，得到粘稠的凝膠狀固體；f、最后將該凝膠在600～800℃下煅燒2～3h，得到納米LiNbO3粉體。
全文摘要
檸檬酸凝膠方法低溫制備鈮酸鋰納米粉體，它涉及一種鈮酸鋰的制備方法。本發(fā)明按照下述步驟進行a.將Nb
文檔編號C04B35/495GK1597613SQ20041004377
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
發(fā)明者趙九蓬, 強亮生, 張蕾 申請人:哈爾濱工業(yè)大學