纳米粉体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种(Ba, Sr)T13纳米粉体的制备方法，尤其是一种通过掺杂Mg2+水热法制备(Ba，Sr) T13纳米粉体的方法。
【背景技术】
[0002]储能电容器具有储能密度高、充放电速度快、抗循环老化、适用于高温高压等极端环境和性能稳定的优点，符合新时期能源利用的要求，在电力、电子系统中扮演着越来越重要的角色。储能密度的大小决定了电容器陶瓷的性能好坏，对于不同的电介质陶瓷，储能的原理基本是相同的。(Ba，Sr) T13综合了 BaT1 3的高介电常数及SrT1 3的高介电强度及低介电损耗等优良性能，从而成为高储能密度陶瓷介质领域很有发展潜力的铁电陶瓷材料。然而由于晶界、空隙、杂质、表面缺陷等因素的作用使出&，5101103在较低电场下就容易被击穿，阻碍了其在醇能方面的应用；也就是这样的缺陷使人们将关注的目光转移到如何提高材料的击穿场强，从而提高材料的储能密度上。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术中的问题，提供一种通过减小晶粒尺寸，减小晶粒之间的空隙，从而达到能够有效提高击穿场强的通过掺杂Mg2+水热法制备(Ba，Sr) T1 3纳米粉体的方法。
[0004]本发明的技术方案是:
[0005]包括以下步骤:
[0006]I)取均为水热法合成的BaT13粉体和SrT13粉体，加水充分混合，然后加入MgCl 2混合均匀得到混合溶液；其中BaT13粉体和SrT13粉体的总摩尔量为X，BaT1 3粉体的摩尔量占总摩尔量X的10?90%，MgCl2的摩尔量占总摩尔量X的0.01?0.2% ；
[0007]2)将混合溶液倒入水热釜，在120?180°C保温4?8h进行水热反应，生成沉淀后经过离心烘干，得到掺杂Mg2+的(Ba，Sr) T1 3纳米粉体。
[0008]所述的SrT13粉体的制备步骤包括:将第一份浓度为4.5?5.5mol/L的KOH溶液加入浓度为1.2?1.8mol/L的Sr (NO3)2溶液中混合均匀，其中Sr (NO 3)2和KOH的摩尔比为1: (I?1.5)，得到混合溶液A ;同时将11(:14逐滴加入第二份浓度为3?4.5mol/L的KOH溶液中混合均匀，其中TiClJP KOH的摩尔比为1: (3.8?4.5)，得到混合溶液B ;再按Sr (NO3) 2和TiCl 4的摩尔比为1: (0.5?0.8)，取混合溶液A和混合溶液B混合均匀，得到存在碱环境中含SrT1j^络合物；将该络合物放入水热釜中充分反应，得到存在碱环境中的SrT13粉体；将该存在碱环境中的SrT1 3粉体经过清洗和烘干后，得到SrT13粉体。
[0009]所述的BaT13粉体的制备步骤包括:将TiCl 4逐滴加入浓度为1.2?1.5mol/L的BaCl2S液中混合均匀，其中BaCl 2和TiCl 4的摩尔比为1: (0.3?0.6)，得到混合溶液C ;再将KOH加入混合溶液C中，其中BaCljP KOH的摩尔比为1: (4?8)，得到存在碱环境中含BaT1j^络合物；将该络合物放入水热釜中充分反应，得到存在碱环境中的BaT13粉体；将该存在碱环境中的8&1103粉体经过清洗和烘干后，得到BaT1 3粉体。
[0010]所述的络合物放入水热釜的填充率为75?85%。
[0011]所述的络合物在水热釜中反应的条件是在180?200°C保温8?12h。
[0012]所述的清洗均是用去离子水清洗直到pH值为5?7。
[0013]所述的烘干均是在60?80°C保温8?24h。
[0014]所述的步骤I)中充分混合是使用磁力搅拌器进行搅拌I?4h，再经过微波震荡2 ?8h0
[0015]所述的步骤2)中混合溶液倒入水热釜的填充率为70?80%。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0017]本发明通过改良制备工艺，采用水热法制备的BaT13粉体和SrT1 3粉体，原料纯度高，再掺杂极少量的MgCl2, MgCl2的摩尔量仅占BaT1 3和SrT1 3的总摩尔量的0.01?0.2%，再以水热法制备出掺杂Mg2+的(Ba, Sr)Ti03粉体，使(Ba，Sr)T13粉体的纯度有效提高并且使其晶粒细化，更加均匀，以至达到纳米颗粒，同时掺杂的Mg2+对(Ba，S1T13进行A和B位取代，同样可以达到细化晶粒的作用；且水热温度在120?180°C，有效保证固溶作用，同时没有加入矿化剂，有效避免二次反应，从而制得掺杂Mg2+的(Ba，Sr) T1 3粉体，具有均匀细致的晶粒，可以达到纳米级尺寸，平均尺寸为lOOnm，而且粉体相纯、无杂相，环境友好；细致的纳米级颗粒对于提高由其所制得陶瓷的密度具有积极的意义，可以有效的降低原有钛酸锶钡陶瓷的损耗，从而提高其储能特性以及抗击穿的能力，本发明制备出了能够广泛的应用于储能材料的研发、生产方面的纳米陶瓷粉体。
【附图说明】
[0018]图1是由本发明为制备(Ba，Sr) T13纳米粉体中得到的Ba Q.5SrQ.5Ti03粉体X射线衍射(XRD)图；
[0019]图2是由本发明制备(Ba，Sr) T13纳米粉体中得到的Baa5Sra5T13粉体扫描电子显微镜(SEM)图；
【具体实施方式】
[0020]本发明掺杂Mg2+的(Ba, Sr) T1 3纳米粉体具体制备步骤包括:
[0021]步骤1:将第一份浓度为4.5?5.5mol/L的KOH溶液加入浓度为1.2?1.8mol/L的Sr(NO3)2S液中混合均匀，其中Sr (NO 3)2和KOH的摩尔比为1: (I?1.5)，得到混合溶液A ;同时将11(:14逐滴加入第二份浓度为3?4.5mol/L的KOH溶液中混合均匀，其中TiCl4和KOH的摩尔比为1: (3.8?4.5)，得到混合溶液B ;再按Sr (NO 3)2和TiCl 4的摩尔比为1: (0.5?0.8)，取混合溶液A和混合溶液B混合均匀，得到存在碱环境中含SrT13的络合物；将该存在碱环境中含SrT13的络合物放入水热釜中充分反应，含SrT1 3的络合物在水热釜的填充量占釜内可容体积的75?85%，以下简称填充率，水热反应的条件是在180?200°C，保温8?12h，得到存在碱环境中的SrT13粉体；将合成得到的存在碱环境中的SrT13粉体经过去离子水清洗直到pH值为5?7后，60?80°C保温8?24h进行烘干，得到SrT13粉体。
[0022]步骤2:将TiCl4逐滴加入预先配置浓度为1.2?1.5mol/L的BaCl 2溶液中混合均匀，其中BaClJP TiCl 4的摩尔比为1: (0.3?0.6)，得到混合溶液C ;再将KOH固体经过称量后直接加入混合溶液C中，其中BaCljP KOH的摩尔比为1: (4?8)，得到存在碱环境中含BaT13的络合物。将该存在碱环境中含BaT1 3的络合物放入水热釜中充分反应，填充率为75?85%，水热反应的条件是在180?200°C，保温8?12h，得到存在碱环境中的BaT13粉体。将合成得到的粉体经过去离子水清洗直到pH值为5?7后，60?80°C保温8?24h进行烘干，得到BaT13粉体。
[0023]步骤3:将步骤I和步骤2中通过水热法分别合成的BaT13粉体和SrT1 3粉体，按照准确的摩尔比称量后，精确称量SrT1jP BaT13粉体的质量，BaT13粉体和SrT1 3粉体的总摩尔量为X，BaT13粉体的摩尔量占总摩尔量X的10?90%，则如果X以1mol计，则两者的摩尔比为(I?9): (9?I)，加入去离子水，使用磁力搅拌器进行搅拌I?4h，使混合均匀，再经过微波震荡为2?8h，使团聚的分子分散开，更加细腻；然后加入占总摩尔量X的0.01?0.2mol %的MgCl2,混合均匀得到混合溶液，将混合溶液倒入水热釜，填充率为70?80%，在120?180°C，保温4?8h进行水热反应；经过离心，60?80°C保温8?24h进行干燥得到掺杂Mg2+的(Ba，Sr) T1 3粉体。
[0024]其中，步骤I和步骤2制备BaT13粉体和SrT1 3粉体的水热温度均为180?200°C，步骤3里面的水热反应温度为120?180°C，低于步骤I和步骤2中的温度，保证固溶作用；同时本发明步骤3中水热法生成的粉体，并没有经过煅烧，粉体的活性也非常好，为了避免发生二次反应，所以步骤3中的水热反应是在无矿化剂的条件下进行的，而且水热反应温度较低。
[0025]以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0026]实施例一
[0027]步骤1:将第一份浓度为4.5?5.5mol/L的KOH溶液加入浓度为1.2?1.8mol/L的Sr (NO3) 2溶液中混合均匀，其中Sr (NO 3) 2和KOH的摩尔比为1:1，得到混合溶液A ；同时将打(:14逐滴加入第二份浓度为3?4.5mol/L的KOH溶液中混合均匀，其中TiCl 4和KOH的摩尔比为1:3.8，得到混合溶液B ;再按Sr (NO3) 2和TiCl 4的摩尔比为1: 0.5，取混合溶液A和混合溶液B混合均匀，得到存在碱环境中含SrT1j^络合物；将该存在碱环境中含SrT1 3的络合物放入水热釜中充分反应，填充率为75 %，水热反应的条件是在190°C，保温8h，得到存在碱环境中的SrT13粉体；将合成得到的存在碱环境中的SrT13粉体经过去离子水清洗直到pH值为5后，70°C保温12h进行烘干，得到SrT13粉体。
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