专利名称：一种NiTiO<sub>3</sub>纳米粉体的溶胶-凝胶制备方法
技术领域：
本发明涉及一种NiTi03纳米粉体的制备方法，具体涉及一种NiTi03纳米粉体的溶 胶-凝胶制备方法。
背景技术：
含有不同金属的钛系氧化物MTi03(M = Ni， Pb， Fe， Co， Cu和Zn)广泛用于固体氧 化物燃料电池电极(SOFC)、金属一空气隔绝材料、气敏传感器的无机功能材料。NiTiOs属 于钛铁矿结构的三角晶系，由于它的半导电性和弱磁性，是重要的化学材料和电气材料，用 于诸多工业领域，如半导体整流器、碳酸氢盐催化剂和表面包覆的染色混合剂，还可用作高 温条件下降低摩擦和损耗的包覆材料。NiTi03具有高Q值、低介电常数和良好的声_光和 电_光性质，具有广泛应用前景，引起人们极大关注。纳米NiTi03微粒由于尺寸小，比表面 积大，具有纳米材料的量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等特性，与传统材料相 比具有更为独特的性能。 目前关于制备NiTi03纳米粉体的报道不是很多，NiTi03纳米粉体的制备依旧是材 料界较为新颖的课题。传统的制备NiTi03纳米粉体的制备方法有固相烧结法(F.Tietz， F. J. Dias， B. Dubiel， et al. Materials Science and Engineering. 1999， 68 :35_41)、硬 月旨酸凝胶法(M. S. Sadjadi， K. Zare， S. Khanahmadzadeh. Materials Letters,2008，62 : 3679-3681)等，这些方法都是在较高温度下才能制得结晶完全的NiTi03粉体，而在相对较 低的温度下制得NiTi03粉体的报道较少。彭子飞，汪国忠等(彭子飞，汪国忠，张立德.合 成化学，1996， (2) :99-101)和周岚，刘晓峻等(周岚，刘晓峻，张淑仪，等.南京大学学报， 1997,33(1) :32-36)采用化学沉淀法都制备出了纳米NiTi03粉体，但是这种方法制备的粉 体纯度不高，含有杂质。另外，K. P. Lopes等(K. L pes a，L. S. Cavalcante a，A. Z. Simoes， et al.2009， (468) :327-332)采用溶胶_凝胶法制备出的NiTi03纳米粉体在煅烧后还存 在有NiO粉体。迄今为止，还未见在相对较低的温度下制备不含杂质的高纯NiTi03纳米粉 体的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种不仅制备成本低，而且 操作简单、反应周期短的NiTi03纳米粉体的溶胶_凝胶制备方法，本发明的方法能够在相 对较低的温度下制备出不含杂质的NiTi03纳米粉体。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是 步骤一 将分析纯的六水硝酸镍加入无水乙醇中，并不断搅拌，配制成Ni2+浓度为 0. 3mol/L 0. 6mol/L的透明溶液，所得溶液记为A ; 步骤二向A溶液中加入分析纯的钛酸四丁酯，使得Ni"与Ti"的摩尔比为l : 1， 并不断搅拌，然后再向溶液中加入柠檬酸，使柠檬酸与所有阳离子的摩尔比为0.7 2 : 1，
最后加入与无水乙醇体积比分别为5 : i io : i的水和7 : i 15 : i的乙酰丙酮，搅拌均匀后静置形成溶胶记为B ; 步骤三将上述溶胶B放入干燥箱中，在80°C 12(TC干燥8h 12h，使其形成凝 胶，将干燥好的凝胶用玛瑙研钵研细后待用； 步骤四将研细的干凝胶放入马弗炉中煅烧，温度控制在70(TC，煅烧时间为 0. 5h 3h，随炉冷却至室温，即得到最终产物_不含任何杂质的NiTi03纳米粉体。
本发明制得的NiTi03纳米粉体晶粒尺寸较小，分散良好，粒子分布均匀，团聚现象 较少，并且不含任何杂质；制备NiTi03纳米粉体反应周期短，重复性好，制备简单，操作方 便，原料易得，制备成本较低。
图1为本发明制备的NiTi03纳米粉体的X-射线衍射(XRD)图谱；
图2为本发明制备的NiTi03纳米粉体的扫描电镜(SEM)照片。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。 实施例1 :将分析纯的六水硝酸镍加入无水乙醇中，并不断搅拌，配制成Ni2+浓度 为0. 3mol/L的透明溶液，所得溶液记为A ;向A溶液中加入分析纯的钛酸四丁酯，使得Ni2+ 与Ti"的摩尔比为l : l，并不断搅拌，然后再向溶液中加入柠檬酸，使柠檬酸与所有阳离子
的摩尔比为o.7 : 1，最后加入与无水乙醇体积比分别为5 : l的水和7 : i的乙酰丙酮，
搅拌均匀后静置形成溶胶记为B ;将上述溶胶B放入干燥箱中，在8(TC干燥12h，使其形成 凝胶，将干燥好的凝胶用玛瑙研钵研细后待用；将研细的干凝胶放入马弗炉中煅烧，温度控 制在70(TC，煅烧时间为0. 5h，随炉冷却至室温，即得到最终产物_不含任何杂质的NiTi03 纳米粉体。 将所得的NiTi03纳米粉体用日本理学D/max2000PC X-射线衍射仪分析样品，发现 产物为JCPDS编号为33-0960的附1103(图1)。将该样品用日本JEOL公司生产的JSM-6390A 型扫描电子显微镜(图2)进行观察，从照片可以看出所制备的NiTi03纳米粉体为球状颗 粒。 实施例2 :将分析纯的六水硝酸镍加入无水乙醇中，并不断搅拌，配制成Ni2+浓度 为0. 5mol/L的透明溶液，所得溶液记为A ;向A溶液中加入分析纯的钛酸四丁酯，使得Ni2+ 与Ti"的摩尔比为l : l，并不断搅拌，然后再向溶液中加入柠檬酸，使柠檬酸与所有阳离子
的摩尔比为i.2 : i，最后加入与无水乙醇体积比分别为io : l的水和i5 : i的乙酰丙酮，
搅拌均匀后静置形成溶胶记为B ;将上述溶胶B放入干燥箱中，在IO(TC干燥10h，使其形成 凝胶，将干燥好的凝胶用玛瑙研钵研细后待用；将研细的干凝胶放入马弗炉中煅烧，温度控 制在700°C ，煅烧时间为lh，随炉冷却至室温，即得到最终产物_不含任何杂质的NiTi03纳 米粉体。 实施例3 :将分析纯的六水硝酸镍加入无水乙醇中，并不断搅拌，配制成Ni2+浓度 为0. 4mol/L的透明溶液，所得溶液记为A ;向A溶液中加入分析纯的钛酸四丁酯，使得Ni2+ 与Ti"的摩尔比为l : l，并不断搅拌，然后再向溶液中加入柠檬酸，使柠檬酸与所有阳离子
的摩尔比为i.e : 1，最后加入与无水乙醇体积比分别为6 : l的水和7 : i的乙酰丙酮，
4搅拌均匀后静置形成溶胶记为B ;将上述溶胶B放入干燥箱中，在12(TC干燥8h，使其形成凝胶，将干燥好的凝胶用玛瑙研钵研细后待用；将研细的干凝胶放入马弗炉中煅烧，温度控制在70(TC，煅烧时间为2h，随炉冷却至室温，即得到最终产物_不含任何杂质的NiTi03纳米粉体。 实施例4 :将分析纯的六水硝酸镍加入无水乙醇中，并不断搅拌，配制成Ni2+浓度为0. 6mol/L的透明溶液，所得溶液记为A ;向A溶液中加入分析纯的钛酸四丁酯，使得Ni2+与Ti"的摩尔比为l : l，并不断搅拌，然后再向溶液中加入柠檬酸，使柠檬酸与所有阳离
子的摩尔比为2 : 1，最后加入与无水乙醇体积比分别为7 : i的水和io : i的乙酰丙酮，
搅拌均匀后静置形成溶胶记为B ;将上述溶胶B放入干燥箱中，在9(TC干燥llh，使其形成凝胶，将干燥好的凝胶用玛瑙研钵研细后待用；将研细的干凝胶放入马弗炉中煅烧，温度控制在70(TC，煅烧时间为3h，随炉冷却至室温，即得到最终产物_不含任何杂质的NiTi03纳米粉体。
权利要求
一种NiTiO3纳米粉体的溶胶-凝胶制备方法，其特征在于步骤一将分析纯的六水合硝酸镍加入无水乙醇中，并不断搅拌，配制成Ni2+浓度为0.3mol/L～0.6mol/L的透明溶液，所得溶液记为A；步骤二向A溶液中加入分析纯的钛酸四丁酯，使得Ni2+与Ti4+的摩尔比为1∶1，并不断搅拌，然后再向溶液中加入柠檬酸，使柠檬酸与所有阳离子的摩尔比为0.7～2∶1，最后加入与无水乙醇体积比分别为5∶1～10∶1的水和7∶1～15∶1的乙酰丙酮，搅拌均匀后静置形成溶胶记为B；步骤三将上述溶胶B放入干燥箱中，在80℃～120℃干燥8h～12h，使其形成凝胶，将干燥好的凝胶用玛瑙研钵研细后待用；步骤四将研细的干凝胶放入马弗炉中煅烧，温度控制在700℃，煅烧时间为0.5h～3h，随炉冷却至室温，即得到最终产物-不含杂质的NiTiO3纳米粉体。
全文摘要
一种NiTiO3纳米粉体的溶胶-凝胶制备方法，将六水硝酸镍加入乙醇中所得溶液记为A；向A溶液中加入钛酸四丁酯、柠檬酸、水和乙酰丙酮所得溶胶记为B；将溶胶B放入干燥箱中，干燥使其形成凝胶，将干燥好的凝胶用玛瑙研钵研细后待用；将研细的干凝胶放入马弗炉中煅烧后随炉冷却至室温，即得到最终产物-不含任何杂质的NiTiO3纳米粉体。本发明制得的NiTiO3纳米粉体晶粒尺寸较小，分散良好，粒子分布均匀，团聚现象较少，并且不含任何杂质；制备NiTiO3纳米粉体反应周期短，重复性好，制备简单，操作方便，原料易得，制备成本较低。
文档编号C04B35/462GK101767997SQ200910218870
公开日2010年7月7日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者吴建鹏, 曹丽云, 郝品, 黄剑锋 申请人:陕西科技大学