專利名稱：一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列及其制備方法，具體地說，涉及一種在 室溫下具有四方相晶體結(jié)構(gòu)，具有鐵電性的鈦酸鋇納米棒陣列，所述鈦酸鋇納米棒陣列的 制備方法為兩步水熱反應(yīng)法，屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鐵電體是在一定溫度范圍內(nèi)含有能自發(fā)極化，并且自發(fā)極化方向可以隨著外電場 作可逆轉(zhuǎn)動的晶體，因此在非易失性存儲器和晶體管器件領(lǐng)域有巨大的潛在應(yīng)用價值。同 時，由于鐵電體本身還具有其他的性質(zhì)，如壓電性、熱電性以及高的介電常數(shù)，常常用于構(gòu) 造換能器、敏感元件和電容器等。目前研究和應(yīng)用最為廣泛的鐵電體都是無機氧化物，如鈦 酸鋇、鋯鈦酸鉛和鈮酸鋰等。鈦酸鋇是一種典型的鈣鈦礦型鐵電體，它在130°C以上為立方結(jié)構(gòu)，晶體無鐵電 性，即沒有自發(fā)極化；130°C以下，晶體結(jié)構(gòu)稍有畸變，呈現(xiàn)出四方結(jié)構(gòu)，Ba2+和Ti4+相對于 02_發(fā)生一個位移，有次會產(chǎn)生一個沿c軸方向的偶極距，即自發(fā)極化，晶體具有鐵電性。 130°C被稱為鈦酸鋇的居里點，居里點以上，晶體呈立方晶系鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，不存在自發(fā)極化， 此時材料無鐵電性，處于順電態(tài)，而在居里點以下，晶體則轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆骄?，具有自發(fā)極化， 此時材料處于鐵電態(tài)，具有鐵電性。目前合成的鈦酸鋇材料，包括納米粉體、薄膜和塊晶等，在制備時，絕大部分都只 能先得到室溫下處于亞穩(wěn)態(tài)的立方相結(jié)構(gòu)。立方相的鈦酸鋇處于順電態(tài)，雖然具有良好的 壓電性、熱電性以及高的介電常數(shù)，可在換能器、電容器等領(lǐng)域大量應(yīng)用，不過，由于只有四 方相的鈦酸鋇才能在室溫下表現(xiàn)出鐵電性，因此立方相的鈦酸鋇對于片式多層陶瓷電容器 等要求鈦酸鋇為四方相具有鐵電性的領(lǐng)域顯然不適用。一般而言，須通過至少800°C以上高 溫煅燒處理，才能使鈦酸鋇晶體結(jié)構(gòu)從立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?，而高溫處理對于?gòu)筑微電子 器件而言并不適用，因為此過程必然伴隨著晶粒的生長和團聚，所以還需要探索較為溫和 的鈦酸鋇從立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较噢D(zhuǎn)變方法或是新的制備四方相鈦酸鋇的方法，以滿足片式 多層陶瓷電容器等要求鈦酸鋇為四方相具有鐵電性的領(lǐng)域的應(yīng)用。早前的研究表明，薄膜和納米顆粒的物化性質(zhì)是和它們的尺寸維度密切相關(guān)的， 這對于鈦酸鋇而言也是適用的。在納米尺度下，材料的性能和宏觀情況的相比有著全新的 變化，如小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧穿效應(yīng)等。立方相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈦酸鋇納米棒 或納米線已有文獻報道(J.Am· Chem. Soc. vol. 124，2002，1186-1187 ；Adv. Mater, vol. 15， 2003,423-426.)，但是直接制備出四方相的鈦酸鋇納米棒或納米線還未見報道。同時，所報 道的立方相鈦酸鋇納米棒或納米線都是呈現(xiàn)分散狀態(tài)的一維粉體材料，這對于研究單根納 米棒或納米線的物化性能是有利的，但對于利用鈦酸鋇的鐵電性應(yīng)用于記錄材料則是非常 不利的。納米棒陣列作為一種納米組裝結(jié)構(gòu)，很好的將納米一維結(jié)構(gòu)延伸到了宏觀二維結(jié) 構(gòu)，使得材料本身保持了納米尺度的新性能，同時在宏觀上可以操控和應(yīng)用，因此可在電、 磁和光學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的研究應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中尚無四方相的鈦酸鋇納米棒陣列以及必須通過高溫煅燒處 理，才能使鈦酸鋇材料晶體結(jié)構(gòu)從立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较嗟娜毕?，本發(fā)明的目的之一在于提 供一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列，所述鈦酸鋇納米棒陣列排列整齊，其中，單根鈦酸鋇納米 棒呈現(xiàn)單晶結(jié)構(gòu)，長度為200nm ΙΟμπι，直徑為50nm 250nm，在室溫下具有四方相。本發(fā)明的目的之二在于提供一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備方法，所述制備 方法為兩步水熱反應(yīng)法，即先在摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃(FTO)上通過水熱反應(yīng)生長一層 金紅石結(jié)構(gòu)的單晶結(jié)構(gòu)二氧化鈦納米棒陣列，隨后通過第二步水熱反應(yīng)，將二氧化鈦納米 棒陣列轉(zhuǎn)化成四方相的單晶結(jié)構(gòu)鈦酸鋇納米棒陣列，所得到的鈦酸鋇納米棒陣列呈現(xiàn)出直 立整齊排列的特點，所述鈦酸鋇納米棒陣列的直徑和長度可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度的高低、 反應(yīng)時間的長短和反應(yīng)物的濃度進行控制。所述方法簡單易于操控，不需要后續(xù)的高溫處 理即可得到具有四方相的鈦酸鋇納米棒陣列，同時陣列的面積可以很容易的達到平方英寸 級別，可應(yīng)用于微電子器件、電容器和作為記錄介質(zhì)等多種領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列，所述鈦酸鋇納米棒陣列排列整齊，為垂直定向均 勻排列，其中，單根鈦酸鋇納米棒呈現(xiàn)單晶結(jié)構(gòu)，長度為200nm ΙΟμπι，直徑為50nm 250nm,在室溫下具有四方相。一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備方法，具體步驟如下步驟一、金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的制備在室溫下，將鈦離子源、濃鹽酸和蒸餾水混合均勻制得鈦離子溶液，將摻氟的二氧 化錫導(dǎo)電玻璃完全浸入所述鈦離子溶液并置于耐腐蝕密閉容器中，在100°C 250°C度下，反應(yīng)0.證 Mh，在所述摻氟 的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上得到金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列；步驟二、四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備將步驟一制得的生長有金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃與氫氧化鋇溶水液放入水熱釜中，在180°c 300°C下反應(yīng)1 72h，即得到本發(fā)明 所述的四方相鈦酸鋇納米棒陣列。其中，步驟一中所述鈦離子源為四氯化鈦、異丙醇鈦或鈦酸四丁酯；濃鹽酸為 市售濃鹽酸，濃度為36. 5% 38% ；以反應(yīng)溶液總體積為100%計，鈦離子源體積濃度 為0.3% 5%，濃鹽酸與蒸餾水的體積比為3 1 1 3，摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻 璃的面積可根據(jù)容器體積大小進行裁剪；步驟二中反應(yīng)的Ba元素與Ti元素摩爾比為 Ba Ti 彡 1. 1 1。有益效果1.本發(fā)明制備得到了一種四方相的鈦酸鋇納米棒陣列，所述鈦酸鋇納米棒陣列作 為一種納米組裝結(jié)構(gòu)，很好的將納米一維結(jié)構(gòu)延伸到了宏觀二維結(jié)構(gòu)，使得材料本身保持 了納米尺度的新性能，同時在宏觀上可以操控和應(yīng)用，可廣泛應(yīng)用于電、磁和光學(xué)等領(lǐng)域；2.本發(fā)明在低溫水熱條件下合成了具有四方相的鈦酸鋇納米棒陣列，創(chuàng)新性的制 備了大面積四方相鈦酸鋇納米棒陣列薄膜，在日后構(gòu)筑微電子器件和開發(fā)新一代鐵電記錄材料方向具有重要的意義；2.本發(fā)明的方法操作步驟簡單，可重復(fù)性高，并且可以通過調(diào)節(jié)濃度、溫度和時間 對所得到的鈦酸鋇納米棒的直徑和長度進行調(diào)控。


圖1為本發(fā)明所使用的摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃的X射線衍射圖。圖2為本發(fā)明實施例2所得到的生長在摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上的金紅石相二 氧化鈦納米棒陣列的X射線衍射圖。圖3為本發(fā)明實施例2所得到的生長在摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上的四方相鈦酸 鋇納米棒陣列的χ射線衍射圖。圖4為圖3中2 θ =44° 46°的X射線衍射圖。圖5為本發(fā)明實施例2所得到的生長在摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上的四方相鈦酸 鋇納米棒陣列的透射電子顯微鏡單晶衍射斑點圖。圖6為本發(fā)明實施例2所得到的生長在摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上的四方相鈦酸 鋇納米棒陣列的掃描電鏡圖
具體實施例方式為了充分說明本發(fā)明的特性以及實施本發(fā)明的方式，下面給出實施例。以下實施例中所制備得到的四方相鈦酸鋇納米棒陣列均采用X射線衍射分析進 行晶型分析，采用透射電子顯微鏡進行單晶結(jié)構(gòu)分析，采用掃描電子顯微鏡進行形貌測試 以及單根鈦酸鋇納米棒的長度和直徑測量。根據(jù)本發(fā)明所使用的摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃 的X射線衍射圖中的特征峰和生長在摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上的納米棒陣列的X射線衍 射圖中的特征峰可證明各個實施例中得到的納米棒陣列為鈦酸鋇納米棒陣列，根據(jù)生長在 摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上的鈦酸鋇納米棒陣列的X射線衍射圖中顯示在2 θ =44° 46°之間有明顯的分叉峰，可證明各個實施例中得到的鈦酸鋇納米棒陣列為四方相，而非 立方相；根據(jù)透射電子顯微鏡的衍射斑點為單晶衍射斑點，可證明各個實施例中得到鈦酸 鋇納米棒陣列中的單根鈦酸鋇納米棒為單晶結(jié)構(gòu)；根據(jù)掃描電子鏡圖可見所述鈦酸鋇納米 棒陣列排列整齊，為垂直定向均勻排列。實施例1步驟一、金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的制備在室溫下，在水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯內(nèi)按照體積比30 30 1的比例，分別加 入去離子水、濃鹽酸和鈦酸四丁酯，混合均勻后制得鈦離子溶液，將干凈的摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃完全浸入所述鈦離子溶液中，然后將所述聚四氟乙烯內(nèi)襯置于水熱釜中密封；將 水熱釜置于烘箱中，升溫至150°C，保溫他，取出水熱釜，自然冷卻，在所述摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃上得到金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列；步驟二、四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備將步驟一制得的生長有金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃用去離子水潤洗干凈，干燥，然后置于盛有氫氧化鋇溶液的水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi) 襯中，Ba元素與Ti元素摩爾比為Ba Ti = 1. 5 1 ；將水熱釜密封后置于烘箱中，升溫至
5180°C，保溫60h后，取出水熱釜，自然冷卻，即可在所述摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上得到本 發(fā)明所述的四方相鈦酸鋇納米棒陣列。采用掃描電子顯微鏡顯示，本實施例制得的四方相鈦酸鋇納米棒陣列中單根鈦酸 鋇納米棒的長度為1. 5 μ m，直徑為90nm。實施例2步驟一、金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的制備在室溫下，在水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯內(nèi)按照體積比30 30 0.5的比例，分別 加入去離子水、濃鹽酸和四氯化鈦，混合均勻后制得鈦離子溶液，將干凈的摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃完全浸入所述鈦離子溶液中，然后將所述聚四氟乙烯內(nèi)襯置于水熱釜中密封；將 水熱釜置于烘箱中，升溫至180°C，保溫池，取出水熱釜，自然冷卻，在所述摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃上得到金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列；步驟二、四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備將步驟一制得的生長有金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃用去離子水潤洗干凈，干燥，然后置于盛有氫氧化鋇溶液的水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi) 襯中，Ba元素與Ti元素摩爾比為Ba Ti = 1. 5 1 ；將水熱釜密封后置于烘箱中，升溫至 200°C，保溫7 后，取出水熱釜，自然冷卻，即可在所述摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上得到本 發(fā)明所述的四方相鈦酸鋇納米棒陣列。采用掃描電子顯微鏡顯示，本實施例制得的四方相鈦酸鋇納米棒陣列中單根鈦酸 鋇納米棒的長度為3. 5 μ m，直徑為150nm。實施例3步驟一、金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的制備在室溫下，在水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯內(nèi)按照體積比20 40 1的比例，分別加 入去離子水、濃鹽酸和異丙醇鈦，混合均勻后制得鈦離子溶液，將干凈的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃完全浸入所述鈦離子溶液中，然后將所述聚四氟乙烯內(nèi)襯置于水熱釜中密封；將水 熱釜置于烘箱中，升溫至200°C，保溫lh，取出水熱釜，自然冷卻，在所述摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃上得到金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列；步驟二、四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備將步驟一制得的生長有金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃用去離子水潤洗干凈，干燥，然后置于盛有氫氧化鋇溶液的水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi) 襯中，Ba元素與Ti元素摩爾比為Ba Ti = 1. 2 1 ；將水熱釜密封后置于烘箱中，升溫至 230°C，保溫7 后，取出水熱釜，自然冷卻，即可在所述摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上得到本 發(fā)明所述的四方相鈦酸鋇納米棒陣列。采用掃描電子顯微鏡顯示，本實施例制得的四方相鈦酸鋇納米棒陣列中單根鈦酸 鋇納米棒的長度為2 μ m，直徑為150nm。實施例4步驟一、金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的制備在室溫下，在水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯內(nèi)按照體積比50 50 1的比例，分別加 入去離子水、濃鹽酸和鈦酸四丁酯，混合均勻后制得鈦離子溶液，將干凈的摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃完全浸入所述鈦離子溶液中，然后將所述聚四氟乙烯內(nèi)襯置于水熱釜中密封；將水熱釜置于烘箱中，升溫至150°C，保溫池，取出水熱釜，自然冷卻，在所述摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃上得到金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列；步驟二、四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備將步驟一制得的生長有金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃用去離子水潤洗干凈，干燥，然后置于盛有氫氧化鋇溶液的水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi) 襯中，Ba元素與Ti元素摩爾比為Ba Ti = 1. 2 1 ；將水熱釜密封后置于烘箱中，升溫至 200°C，保溫4 后，取出水熱釜，自然冷卻，即可在所述摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上得到本 發(fā)明所述的四方相鈦酸鋇納米棒陣列。采用掃描電子顯微鏡顯示，本實施例制得的四方相鈦酸鋇納米棒陣列中單根鈦酸 鋇納米棒的長度為200nm，直徑為lOOnm。實施例5步驟一、金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的制備在室溫下，在水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯內(nèi)按照體積比20 40 2的比例，分別加 入去離子水、濃鹽酸和鈦酸四丁酯，混合均勻后制得鈦離子溶液，將干凈的摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃完全浸入所述鈦離子溶液中，然后將所述聚四氟乙烯內(nèi)襯置于水熱釜中密封；將 水熱釜置于烘箱中，升溫至180°C，保溫10h，取出水熱釜，自然冷卻，在所述摻氟的二氧化 錫導(dǎo)電玻璃上得到金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列；步驟二、四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備將步驟一制得的生長有金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃用去離子水潤洗干凈，干燥，然后置于盛有氫氧化鋇溶液的水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi) 襯中，Ba元素與Ti元素摩爾比為Ba Ti = 1. 6 1 ；將水熱釜密封后置于烘箱中，升溫至 200°C，保溫7 后，取出水熱釜，自然冷卻，即可在所述摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上得到本 發(fā)明所述的四方相鈦酸鋇納米棒陣列。采用掃描電子顯微鏡顯示，本實施例制得的四方相鈦酸鋇納米棒陣列中單根鈦酸 鋇納米棒的長度為2. 5 μ m，直徑為200nm。實施例6步驟一、金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的制備在室溫下，在水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯內(nèi)按照體積比40 20 1的比例，分別加 入去離子水、濃鹽酸和鈦酸四丁酯，混合均勻后制得鈦離子溶液，將干凈的摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃完全浸入所述鈦離子溶液中，然后將所述聚四氟乙烯內(nèi)襯置于水熱釜中密封；將 水熱釜置于烘箱中，升溫至110°c，保溫10h，取出水熱釜，自然冷卻，在所述摻氟的二氧化 錫導(dǎo)電玻璃上得到金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列；步驟二、四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備將步驟一制得的生長有金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃用去離子水潤洗干凈，干燥，然后置于盛有氫氧化鋇溶液的水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi) 襯中，Ba元素與Ti元素摩爾比為Ba Ti = 1. 6 1 ；將水熱釜密封后置于烘箱中，升溫至 260°C，保溫1 后，取出水熱釜，自然冷卻，即可在所述摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上得到本 發(fā)明所述的四方相鈦酸鋇納米棒陣列。采用掃描電子顯微鏡顯示，本實施例制得的四方相鈦酸鋇納米棒陣列中單根鈦酸鋇納米棒的長度為500nm，直徑為50nm。實施例7步驟一、金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的制備在室溫下，在水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯內(nèi)按照體積比20 40 2的比例，分別加 入去離子水、濃鹽酸和鈦酸四丁酯，混合均勻后制得鈦離子溶液，將干凈的摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃完全浸入所述鈦離子溶液中，然后將所述聚四氟乙烯內(nèi)襯置于水熱釜中密封；將 水熱釜置于烘箱中，升溫至200°C，保溫池，取出水熱釜，自然冷卻，在所述摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃上得到金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列；步驟二、四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備將步驟一制得的生長有金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃用去離子水潤洗干凈，干燥，然后置于盛有氫氧化鋇溶液的水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi) 襯中，Ba元素與Ti元素摩爾比為Ba Ti = 1. 2 1 ；將水熱釜密封后置于烘箱中，升溫至 230°C，保溫7 后，取出水熱釜，自然冷卻，即可在所述摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上得到本 發(fā)明所述的四方相鈦酸鋇納米棒陣列。采用掃描電子顯微鏡顯示，本實施例制得的四方相鈦酸鋇納米棒陣列中單根鈦酸 鋇納米棒的長度為3 μ m，直徑為lOOnm。實施例8步驟一、金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的制備在室溫下，在水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯內(nèi)按照體積比20 40 3的比例，分別加 入去離子水、濃鹽酸和鈦酸四丁酯，混合均勻后制得鈦離子溶液，將干凈的摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃完全浸入所述鈦離子溶液中，然后將所述聚四氟乙烯內(nèi)襯置于水熱釜中密封；將 水熱釜置于烘箱中，升溫至150°C，保溫4h，取出水熱釜，自然冷卻，在所述摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃上得到金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列；步驟二、四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備將步驟一制得的生長有金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃用去離子水潤洗干凈，干燥，然后置于盛有氫氧化鋇溶液的水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi) 襯中，Ba元素與Ti元素摩爾比為Ba Ti = 1. 1 1 ；將水熱釜密封后置于烘箱中，升溫至 300°C，保溫24h后，取出水熱釜，自然冷卻，即可在所述摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上得到本 發(fā)明所述的四方相鈦酸鋇納米棒陣列。采用掃描電子顯微鏡顯示，本實施例制得的四方相鈦酸鋇納米棒陣列中單根鈦酸 鋇納米棒的長度為6 μ m，直徑為250nm。實施例9步驟一、金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的制備在室溫下，在水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯內(nèi)按照體積比30 30 3的比例，分別加 入去離子水、濃鹽酸和四氯化鈦，混合均勻后制得鈦離子溶液，將干凈的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃完全浸入所述鈦離子溶液中，然后將所述聚四氟乙烯內(nèi)襯置于水熱釜中密封；將水 熱釜置于烘箱中，升溫至250°C，保溫Mh，取出水熱釜，自然冷卻，將此生長了一層金紅石 相二氧化鈦納米棒陣列的導(dǎo)電玻璃再次放入含有同樣濃度物料的聚四氟乙烯內(nèi)襯中；步驟二、四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備
將步驟一制得的生長有金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的摻氟的二氧化錫導(dǎo) 電玻璃用去離子水潤洗干凈，干燥，然后置于盛有氫氧化鋇溶液的水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi) 襯中，Ba元素與Ti元素摩爾比為Ba Ti = 1. 1 1 ；將水熱釜密封后置于烘箱中，升溫至 240°C，保溫7 后，取出水熱釜，自然冷卻，即可在所述摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上得到本 發(fā)明所述的四方相鈦酸鋇納米棒陣列。采用掃描電子顯微鏡顯示，本實施例制得的四方相鈦酸鋇納米棒陣列中單根鈦酸 鋇納米棒的長度為 ο μ m,直徑為200nm。本發(fā)明包括但不限于以上實施例，凡是在本發(fā)明的精神和原則之下進行的任何等 同替換或局部改進，都將視為在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列，其特征在于所述鈦酸鋇納米棒陣列排列整齊，為 垂直定向均勻排列，其中，單根鈦酸鋇納米棒呈現(xiàn)單晶結(jié)構(gòu)，長度為200nm ομπι，直徑為 50nm 250nm，在室溫下具有四方相。
2.一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備方法，其特征在于所述制備方法的具體步驟 如下步驟一、金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的制備在室溫下，將鈦離子源、濃鹽酸和蒸餾水混合均勻制得鈦離子溶液，將摻氟的二氧化錫 導(dǎo)電玻璃完全浸入所述鈦離子溶液并置于耐腐蝕密閉容器中，在100°C 250°C度下，反應(yīng) 0. 5h Mh，在所述摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上得到金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列；步驟二、四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備將步驟一制得的生長有金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米棒陣列的摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻 璃與氫氧化鋇溶水液放入水熱釜中，在180°c 300°C下反應(yīng)1 72h，即得到本發(fā)明所述 的四方相鈦酸鋇納米棒陣列；其中，步驟一中所述鈦離子源為四氯化鈦、異丙醇鈦或鈦酸四丁酯；濃鹽酸為市售濃 鹽酸，濃度為36. 5% 38% ；以反應(yīng)溶液總體積為100%計，鈦離子源體積濃度為0. 3% 5%，濃鹽酸與蒸餾水的體積比為3 1 1 3，摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃的面積可根據(jù)容 器體積大小進行裁剪；步驟二中反應(yīng)的Ba元素與Ti元素摩爾比為Ba Ti彡1. 1 1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列及其制備方法。為了克服現(xiàn)有技術(shù)中尚無四方相的鈦酸鋇納米棒陣列以及必須通過高溫煅燒處理，才能使鈦酸鋇材料晶體結(jié)構(gòu)從立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较嗟娜毕?，提供了一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列，其中單根納米棒為單晶結(jié)構(gòu)，長度為200nm～10μm，直徑為50nm～250nm；還提供了一種制備四方相鈦酸鋇納米棒陣列的方法，即先在摻氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃上通過水熱反應(yīng)生長二氧化鈦納米棒陣列，再通過第二步水熱反應(yīng)，將二氧化鈦納米棒陣列轉(zhuǎn)化成本發(fā)明所述的鈦酸鋇納米棒陣列。所述方法步驟簡單，可重復(fù)性高，可以通過調(diào)節(jié)濃度、溫度和時間對所述鈦酸鋇納米棒的直徑和長度進行調(diào)控。
文檔編號B82Y40/00GK102060325SQ201010543929
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者姚銳敏, 曹傳寶 申請人:北京理工大學(xué)