纳米钛酸铋及其固溶体制备方法.pdf

本发明公开了一种用化学共沉淀法制备钛酸铋及其固溶体的方法。即将偏钛酸和过氧化氢混合后,用碱性溶液使之溶解,加入与之等化学当量的可溶性三价铋盐或可溶性三价铋盐与含有Pb2+、Sr2+等离子的可溶性盐类中的一种或几种混合溶液,反应结束后,将得到沉淀物抽滤、洗涤、干燥后在300℃～900℃煅烧1～2小时,得到不同粒径的非晶或晶态的纳米粉体,纳米粉体的纯度大于99%。

1： 一种纳米钛酸铋及其固溶体制备方法，其特征是，将偏钛酸 (H 2 TiO 3 )和过氧化氢(H 2 O 2 )按1∶4～30摩尔比混合后，用适量的碱性溶液 调整其PH值为8～12，在0～30℃水浴中使之充分溶解后，加入到与之等化 学当量的可溶性三价铋盐(Bi 2+ )，或可溶性三价铋盐与可溶性铅盐(Pb 2+ )、 锶盐(Sr 2+ )、钡盐(Ba 2+ )、镧盐(La 2+ )、钠盐(Na + )、钾盐(K + )、锂盐 (Li + )的一种或多种混合物溶液，等反应结束后，抽滤、洗涤、干燥所 得沉淀物，在300℃～900℃不同温度煅烧1～2小时，得到不同粒径的非晶 或晶态的纳米颗粒。
2： 如权利要求1所述的方法，其特征是所述可溶性三价铋盐(Bi 3+ ) 可以是Bi(NO 3 ) 3 、BiCl 3 、Bi 2 (SO 4 ) 3 等。
3： 如权利要求1所述的方法，其特征是纳米钛酸铋Bi 4 Ti 3 O 12 的制 备：称取12.2克偏钛酸(H 2 TiO 3 )放入2000ml大烧杯中，加入50ml浓度为 25％的氨水，放在28℃的水浴中，缓缓加入浓度为30％过氧化氢(H 2 O 2 )液 150ml，用磁力搅拌器迅速搅拌，等其溶解后加入400ml去离子水稀释， 用磁力搅拌器混和均匀，得到橙黄色澄清溶液(基本溶液)，然后再将三 氧化二铋(Bi 2 O 3 )用热的硝酸(HNO 3 )溶液溶解后，用去离子水配成0.2M 的溶液；量取该溶液334ml，加入0.1～3％的分散剂(也可以不加)；然后用 分液漏斗滴加该黄色澄清溶液，至溶液由无色变成血红色再至无色时为 止；等反应结束后，过滤、洗涤、干燥沉淀物，于480℃～800℃不同温 度煅烧1h，得到粒径为5nm～110nm的Bi 4 Ti 3 O 12 颗粒。
4： 如权利要求3所述的方法，其特征是，所述分散剂可以是2％聚乙 烯醇或聚乙烯丁二醇等。
5： 如权利要求1所述的方法，其特征是：纳米钛酸铋钠(BiNaTiO 4 ) 固溶体的制备，是量取0.2MBi(NO 3 ) 3 和NaNO 3 溶液各312.5ml，放入2000ml 的大烧杯中，以每秒±10滴的速度，滴加0.2M偏钛酸澄清溶液(此基本 溶液的配制同实施例1)，至反应无气泡放出为止，停止滴加0.2M偏钛酸 澄清溶液。等反应结束后，过滤、洗涤、干燥所得到的沉淀物，分别在 350℃、520℃、560℃、630℃不同温度下煅烧1h，在350℃时生成物为 非晶，520℃时生成物为59nm颗粒膜内含有3nm的小颗粒，630℃时生成 物为60nm大颗粒内嵌有3～5nm小颗粒。
6： 如权利要求1所述的方法，其特征是：钛酸铋钠钾(BiNa 0.8 K 0.2 TiO 4 ) 固溶体的制备，量取0.2M的Bi(NO 3 ) 3 溶液为312.5ml，0.2M的NaNO 3 溶液 250ml，0.2M的KNO 3 溶液为62.5ml，放入2000ml的大烧杯中，用磁力搅 拌器混合均匀后，以每秒±10滴速度滴加0.2M偏钛酸澄清溶液(此基本 溶液的配制同实施例1)，溶液由无色变成血红色，然后渐渐变浅，最后 有大量的气泡放出，等无明显气泡放出为止，停止滴加偏钛酸溶液，将 沉淀物过滤、洗涤、干燥，于560℃煅烧1小时，得到粒径为46nm颗粒膜 内包有3～5nm小颗粒。
7： 如权利要求1所述的方法，其特征是：钛酸铋钠铅锶钡 (Bi 0.8 Pb 0.08 Ba 0.05 Sr 0.07 Na 1.2 TiO 4 )固溶体制备，量取0.2MBi(NO 3 ) 3 溶液250ml，0.2MPb(NO 3 ) 2 溶液25ml，0.2MBa(NO 3 ) 2 溶液15.6ml，0.2M 的Sr(NO 3 ) 2 溶液21.9ml，0.2MNaNO 3 溶液375ml，用磁力搅拌器混合均匀 后，以每秒±10滴速度滴加0.2M澄清的偏钛酸溶液(此基本溶液的配制同 实施例1)，溶液开始由无色逐渐变成血红色，然后变浅，最后有大量气 泡放出，等无明显气泡放出时为至，停止滴加，然后过滤、洗涤、干燥 沉淀物，于560℃煅烧1小时，得到粒径为3nm小颗粒嵌于52nm大颗粒内。