一種製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍無鉛鐵電納米線的方法
2023-10-06 17:15:29
專利名稱：一種製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍無鉛鐵電納米線的方法
技術領域：
本發明涉及一種新型無鉛鐵電存儲器材料的製備方法，更具體地說本發明提供了一種製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍無鉛鐵電納米線材料的方法。
背景技術：
鐵電材料因其優異的鐵電、壓電、介電、熱釋電和光電效應，在存儲器、驅動器、傳感器、微型機電系統、電容器和微波器件等領域具有廣泛的應用前景，得到了科學界的極大重視。但是目前研究的主要對象是鉛基類鐵電材料，在製備過程中，不僅因氧化鉛揮發使得產品一致性差，成本高，特別是鉛的毒性大，對人體器官和大腦神經系統有不可逆轉的損害，對生態環境造成嚴重汙染。因此，發展無鉛鐵電材料及其微器件，逐步取代鉛基鐵電材料及其微器件是一項緊迫而有重要意義的課題。最近的研究表明，鑭系稀土離子(如La3+、Nd3+、Pr3+、Sm3+、Eu3+等)摻雜鈦酸鉍材料具有大的剩餘極化強度、良好的耐疲勞性質、高的居裡溫度和較低的熱處理溫度，是最有希望成為替代傳統鉛基鐵電體的新型無鉛鐵電材料。另一方面，由於低維納米材料表現出與塊體材料不同的物理和化學性質，而引起了科學界與工程界的廣泛關注。一維納米結構，例如，納米線、納米管，代表著能有效傳輸電子和空穴的最低維結構，是最理想的結構模塊，可以通過自組裝的方法將其組裝成電子和光學器件，因此受到了特別關注。隨著當代科技快速進入納米尺度範圍，以及器件的小型化趨勢要求，低維鐵電納米材料受到了人們的重視。特別是自從I.I.Naumov等預言一維鐵電納米材料相比鐵電薄膜而言可以極大提高非易失性鐵電隨機存儲器的存儲密度，很多科學家對一維鐵電納米材料的研究產生了極大的興趣，而且傳統的鉛基鐵電納米棒或納米線已經被製備出來了。但關於鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍一維納米結構的製備還很少有報導。顧豪爽等人採用水熱法製備了釹摻雜鈦酸鉍納米線，但是他們所採用的方法存在操作過程複雜，需要催化劑和較大的壓強，且製備周期長的缺點。因而，採用設備廉價，操作簡單，周期短的方法來製備具有高存儲密度的一維無鉛環保型鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍鐵電材料具有很重要的意義。
發明內容
本發明的目的是提供一種方便、簡單、低成本、周期短的製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍無鉛鐵電納米線(即環保型高密度一維鐵電存儲器材料)的方法。
本發明的另一目的還在於提供上述鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍無鉛鐵電納米線的電紡前驅體溶液的配製方法。
本發明的目的是通過下述工藝步驟實現的一、電紡前驅體溶液的配製(1)鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍溶液的配製依照化學式Bi4-xRxTi3O12，其中R為鑭系稀上元素，0＜x≤1.5，按Bi∶R摩爾比為4-x∶x摩爾比稱取硝酸鉍，和鑭系硝酸鹽或醋酸鹽，由於鉍容易揮發，所以在稱量硝酸鉍時應多稱量4～15％的質量用來彌補退火處理中鉍的揮發，然後將硝酸鉍和鑭系硝酸鹽或醋酸鹽溶於冰醋酸中，並磁攪拌直到完全溶解得到A溶液；按照鉍、R和鈦的摩爾比為4-x∶x∶3，稱取一定量的鈦酸四丁酯放入另一容器，然後加入適量乙醯丙酮作穩定劑，再加入溶劑冰醋酸，攪拌片刻得到B溶液；邊磁攪拌A溶液，邊將B溶液緩慢滴加到A溶液中，最後往溶液中加入冰醋酸以調節溶液的濃度，並持續攪拌1～2h，然後靜置3～7天後，過濾得到鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍溶液；(2)聚乙烯吡咯烷酮溶液的配製將聚乙烯吡咯烷酮粉末溶於冰醋酸或二氯甲烷中，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液；(3)電紡前驅體溶液的配製採用乙醯丙酮作穩定劑，將上述鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液混合，在室溫下進行劇烈磁攪拌至溶液完全均勻混合，得到電紡前驅體溶液作為製備納米線備用。
二、靜電紡絲製備納米線將上述電紡前驅體溶液裝入塑料注射器中，裝上不鏽鋼針頭並接正極，將單晶矽襯底放置在負極鐵板收集裝置上，控制外場電壓、接收屏與針頭間的距離，推進注射器得到鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍/聚乙烯吡咯烷酮複合納米線。
三、複合納米線煅燒將上述電紡出的複合納米線在600～750℃煅燒，獲得鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍鐵電納米線。
所述R為La、Nd、Pr、Sm、Eu、Gd、Ce、Yb、Dy、Pm、Tb、Ho、Er、Tm或Lu。
在Bi4-xRxTi3O12中x的優選為0.3≤x≤0.9。
本發明的聚乙烯吡咯烷酮溶液的配製為聚乙烯吡咯烷酮的分子量在1,200,000≤Mw≤1,400,000範圍，採用冰醋酸為溶劑，按質量比配製濃度為5.4～11.8％的溶液。聚乙烯吡咯烷酮的分子量在600,000≤Mw≤700,000範圍，採用二氯甲烷為溶劑，按質量比配製濃度為7.1～18.5％的溶液；本發明的聚乙烯吡咯烷酮溶液的優選配製為聚乙烯吡咯烷酮的分子量Mw＝1,300,000，溶劑為冰醋酸，配製的聚乙烯吡咯烷酮溶液的濃度為10.3％。
本發明的聚乙烯吡咯烷酮溶液的另一優選配製為聚乙烯吡咯烷酮的分子量Mw＝630,000，溶劑為二氯甲烷，配製的聚乙烯吡咯烷酮溶液的濃度為13.1％。
所述鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍溶液的濃度優選為0.04～0.07mol/L。
靜電紡絲製備納米線過程中，將電紡前驅體溶液裝入塑料注射器中，裝上內徑為0.2～2mm的不鏽鋼針頭並接正極，將單晶矽襯底放置在負極鐵板收集裝置上，控制靜電紡絲過程中的外場電壓為5～40kV，接收屏距離針頭5～30cm，推進注射器的速度為0.001～6ml/min，紡絲時間為1～60min，得到鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍/聚乙烯吡咯烷酮複合納米線。
本發明可通過控制接收屏和針頭之間的距離、外場電壓大小以及聚乙烯吡咯烷酮溶液的濃度等可以得到不同要求直徑的納米線。本發明優選外場電壓的大小在18～34kV，接收屏和針頭之間的距離在10～18cm，推進注射器的速度為0.03ml/min，從而得到直徑在納米級的鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍鐵電納米線。
本發明是利用靜電紡絲法製備環保的新型鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍無鉛鐵電納米線，其在環保型高密度一維鐵電存儲器、驅動器、傳感器、微型機電系統等領域具有非常好的應用前景。該發明中所利用的儀器和原材料都比較廉價、成本低，所採用的技術工藝簡單、方便、周期短，從而使之具有很好的市場前景。通過控制接收屏和針頭之間的距離、外場電壓大小、聚乙烯吡咯烷酮溶液的濃度以及摻雜元素等參數，容易控制製品的直徑、化學組分和物理性能；利用本發明中的技術所配製的電紡前驅體溶液穩定性好；本發明的技術方案可以向其它類型鐵電材料納米線的製備方面推廣。
圖1為發明所使用的實驗裝置。
高壓電源用來提供針頭與收集裝置之間的高電場，一般採用最大輸出電壓在30～100kV的直流高壓靜電發生器。本發明中採用0～40kV國產高壓電源。
收集裝置可以是金屬板，矩形線框或滾筒等。利用不同的收集裝置，可以得到不同排列的納米線。本發明中採用鐵板作為收集裝置。
注射器採用透明的注射器作為液體儲存裝置儲存電紡前驅體溶液，其針尖與高壓電源相連。本發明中採用1ml的塑料注射器。
針頭採用內徑為0.2～2mm的注射器針頭。
推進器液體推進採用在液體儲存裝置中安裝蠕動泵調節液體的靜壓力，或者採用步進機推動注射器的方法。本發明中採用蠕動泵推進裝置推動注射器。
圖2為實施例1的釹摻雜鈦酸鉍納米線的掃描電鏡形貌圖。
圖3為實施例2的釹摻雜鈦酸鉍納米線的掃描電鏡形貌圖。
圖4為實施例3的釹摻雜鈦酸鉍納米線的掃描電鏡形貌圖。
圖5為實施例4的鑭摻雜鈦酸鉍納米線的掃描電鏡形貌圖。
圖6為實施例5的鑭摻雜鈦酸鉍納米線的掃描電鏡形貌圖。
圖7為實施例1的釹摻雜鈦酸鉍納米線的X射線衍射圖。
具體實施例方式
以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。
實施例1用電子天平，按照Bi與Nd的摩爾比為3.15∶0.85分別稱取硝酸鉍(過量10％)和硝酸釹1.6978g和0.3865g，然後加入冰醋酸作溶劑進行磁攪拌，在常溫下將其混合物完全溶解，得到溶液A；按照鉍、釹和鈦的摩爾比為3.15∶0.85∶3，稱量鈦酸四丁酯1.0419g放入另一容器，然後加入適量乙醯丙酮作穩定劑，再加入溶劑冰醋酸，攪拌片刻得到B溶液；邊用磁攪拌器攪拌溶液A，邊將溶液B緩慢滴加到溶液A中，然後用冰醋酸將其稀釋，並持續攪拌1h，得到0.05mol/L的溶液20ml，靜置3天後，過濾得到清澈透明橙黃色的Bi3.15Nd0.85Ti3O12溶液。稱取0.06g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，Mw＝1,300,000)，將其溶於1ml冰醋酸，在室溫下磁攪拌2h至完全溶解，按質量比配製成濃度為10.3％的聚乙烯吡咯烷酮溶液。採用乙醯丙酮做穩定劑，取1ml的Bi3.15Nd0.85Ti3O12溶液加入到上述的聚乙烯吡咯烷酮溶液中，在室溫下進行劇烈磁攪拌3h，至溶液完全混合得到橙黃色透明粘稠的溶液，作為製備納米線的電紡前驅體溶液。將上述前驅體溶液裝入塑料注射器中，裝上不鏽鋼針頭並接正極，針頭內徑為0.5mm，調節控制外場的電壓為30kV，接收屏距離針頭16cm，推進注射器的速度為0.03ml/min，用矽基片在收集裝置上收集納米線，紡絲時間為8min，然後將紡出的釹摻雜鈦酸鉍/聚乙烯吡咯烷酮複合納米線在700℃煅燒1h，獲得了Bi3.15Nd0.85Ti3O12鐵電納米線。
實施例2Bi3.15Nd0.85Ti3O12溶液的配製過程同實施例1。稱取0.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，Mw＝630,000)，將其溶於1ml二氯甲烷，在室溫下磁攪拌40min至完全溶解，按質量比配製成濃度為13.1％的聚乙烯吡咯烷酮溶液。採用乙醯丙酮做穩定劑，取1ml的Bi3.15Nd0.85Ti3O12溶液加入到上述的聚乙烯吡咯烷酮溶液中，在室溫下進行劇烈磁攪拌3h，至溶液完全均勻混合得到橙黃色透明粘稠的溶液，作為製備納米線的電紡前驅體溶液。將上述電紡前驅體溶液裝入塑料注射器中，裝上不鏽鋼針頭並接正極，針頭內徑為0.5mm，調節控制外場的電壓為25kV，接收屏距離針頭16.7cm，推進注射器的速度為0.03ml/min，用矽基片在收集裝置上收集納米線，然後將紡出的釹摻雜鈦酸鉍/聚乙烯吡咯烷酮複合納米線在700℃煅燒1h，紡絲時間為12min，獲得了Bi3.15Nd0.85Ti3O12鐵電納米線。
實施例3用電子天平，按照Bi與Nd的摩爾比為3.54∶0.46分別稱取硝酸鉍(過量10％)和硝酸釹1.9079g和0.2092g，然後加入冰醋酸作溶劑進行磁攪拌，在常溫下將其混合物完全溶解，得到溶液A；按照鉍、釹和鈦的摩爾比為3.54∶0.46∶3，稱量鈦酸四丁酯1.0419g放入另一容器，然後加入適量乙醯丙酮作穩定劑，再加入溶劑冰醋酸，攪拌片刻得到B溶液；邊用磁攪拌器攪拌溶液A，邊將溶液B緩慢滴加到溶液A中，然後用冰醋酸將其稀釋，並持續攪拌1h，得到0.05mol/L的溶液20ml，靜置7天後，過濾得到清澈透明橙黃色的Bi3.54Nd0.46Ti3O12溶液。稱取0.06g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，Mw＝1,300,000)，將其溶於1ml冰醋酸，在室溫下磁攪拌2h至完全溶解，按質量比配製成濃度為10.3％的聚乙烯吡咯烷酮溶液。採用乙醯丙酮做穩定劑，取1ml的Bi3.54Nd0.46Ti3O12溶液加入到上述的聚乙烯吡咯烷酮溶液中，在室溫下進行劇烈磁攪拌3h，至溶液完全均勻混合得到橙黃色透明粘稠的溶液，作為製備納米線的電紡前驅體溶液。將上述電紡前驅體溶液裝入塑料注射器中，裝上不鏽鋼針頭並接正極，針頭內徑為0.5mm，調節控制外場的電壓為33.6kV，接收屏距離針頭12cm，推進注射器的速度為0.03ml/min，用矽基片在收集裝置上收集納米線，紡絲時間為8min，然後將紡出的釹摻雜鈦酸鉍/聚乙烯吡咯烷酮複合納米線在700℃煅燒1h，獲得了Bi3.54Nd0.46Ti3O12鐵電納米線。
實施例4用電子天平，按照Bi與La的摩爾比為3.25∶0.75分別稱取硝酸鉍(過量6％)和醋酸鑭1.6879g和0.2575g，然後加入冰醋酸作溶劑進行磁攪拌，在常溫下將其混合物完全溶解，得到溶液A；按照鉍、鑭和鈦的摩爾比為3.25∶0.75∶3，稱量鈦酸四丁酯1.0419g放入另一容器，然後加入適量乙醯丙酮作穩定劑，再加入溶劑冰醋酸，攪拌片刻得到B溶液；邊用磁攪拌器攪拌溶液A，邊將溶液B緩慢滴加到溶液A中，然後用冰醋酸將其稀釋，並持續攪拌1h，得到0.07mol/L的溶液14ml，靜置7天後，過濾得到清澈透明橙黃色的Bi3.25La0.75Ti3O12溶液。稱取0.06g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，Mw＝1,300,000)，將其溶於1ml冰醋酸，在室溫下磁攪拌2h至完全溶解，按質量比配製成濃度為10.3％的聚乙烯吡咯烷酮溶液。採用乙醯丙酮做穩定劑，取1ml的Bi3.25La0.75Ti3O12溶液加入到上述的聚乙烯吡咯烷酮溶液中，在室溫下進行劇烈磁攪拌3h，至溶液完全均勻混合得到橙黃色透明粘稠的溶液，作為製備納米線的電紡前驅體溶液。將上述電紡前驅體溶液裝入塑料注射器中，裝上不鏽鋼針頭並接正極，針頭內徑為0.5mm，調節控制外場的電壓為18kV，接收屏距離針頭10cm，推進注射器的速度為0.03ml/min，用矽基片在收集裝置上收集納米線，紡絲時間為6min，然後將紡出的鑭摻雜鈦酸鉍/聚乙烯吡咯烷酮複合納米線在600℃煅燒1h，獲得了Bi3.25La0.75Ti3O12鐵電納米線。
實施例5用電子天平，按照Bi與La的摩爾比為3.25∶0.75分別稱取硝酸鉍(過量10％)和醋酸鑭1.7516g和0.2575g，然後加入冰醋酸作溶劑進行磁攪拌，在常溫下將其混合物完全溶解，得到溶液A；按照鉍、鑭和鈦的摩爾比為3.25∶0.75∶3，稱量鈦酸四丁酯1.0419g放入另一容器，然後加入適量乙醯丙酮作穩定劑，再加入溶劑冰醋酸，攪拌片刻得到B溶液；邊用磁攪拌器攪拌溶液A，邊將溶液B緩慢滴加到溶液A中，然後用冰醋酸將其稀釋，並持續攪拌1h，得到0.05mol/L的溶液20ml，靜置3天後，過濾得到清澈透明橙黃色的Bi3.25La0.75Ti3O12溶液。稱取0.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，Mw＝630,000)，將其溶於1ml二氯甲烷，在室溫下磁攪拌40min至完全溶解，配製成濃度為13.1％的聚乙烯吡咯烷酮溶液。採用乙醯丙酮做穩定劑，取1ml的Bi3.25La0.75Ti3O12溶液加入到上述的聚乙烯吡咯烷酮溶液中，在室溫下進行劇烈磁攪拌3h，至溶液完全混合得到橙黃色透明粘稠的溶液，作為製備納米線的電紡前驅體溶液。將上述電紡前驅體溶液裝入塑料注射器中，裝上不鏽鋼針頭並接正極，針頭內徑為0.5mm，調節控制外場電壓為34kV，接收屏距離針頭18cm，推進注射器的速度為0.03ml/min，用矽基片在收集裝置上收集納米線，紡絲時間為2min，然後將紡出的鑭摻雜鈦酸鉍/聚乙烯吡咯烷酮複合納米線在700℃煅燒1h，獲得了Bi3.25La0.75Ti3O12鐵電納米線。
實施例6用電子天平，按照Bi與Nd的摩爾比為3.7∶0.3分別稱取硝酸鉍(過量10％)和硝酸釹1.9942g和0.1364g，然後加入冰醋酸作溶劑進行磁攪拌，在常溫下將其混合物完全溶解，得到溶液A；其餘同實施例1，獲得了Bi3.7Nd0.3Ti3O12鐵電納米線。
實施例7用電子天平，按照Bi與Nd的摩爾比為2.8∶1.2分別稱取硝酸鉍(過量10％)和硝酸釹1.5091g和0.5456g，然後加入冰醋酸作溶劑進行磁攪拌，在常溫下將其混合物完全溶解，得到溶液A；其餘同實施例1，獲得了Bi2.8Nd1.2Ti3O12鐵電納米線。
實施例8用電子天平，按照Bi與Pr的摩爾比為3.15∶0.85分別稱取硝酸鉍(過量10％)和醋酸鐠1.6978g和0.3013g，然後加入冰醋酸作溶劑進行磁攪拌，在常溫下將其混合物完全溶解，得到溶液A；其餘同實施例1，獲得了Bi3.15Pr0.85Ti3O12鐵電納米線。
實施例9用電子天平，按照Bi與Sm的摩爾比為3.15∶0.85分別稱取硝酸鉍(過量10％)和醋酸釤1.6978g和0.3093g，然後加入冰醋酸作溶劑進行磁攪拌，在常溫下將其混合物完全溶解，得到溶液A；其餘同實施例1，獲得了Bi3.15Sm0.85Ti3O12鐵電納米線。
實施例10用電子天平，按照Bi與Dy的摩爾比為3.15∶0.85分別稱取硝酸鉍(過量10％)和硝酸鏑1.6978g和0.3732g，然後加入冰醋酸作溶劑進行磁攪拌，在常溫下將其混合物完全溶解，得到溶液A；其餘同實施例1，獲得了Bi3.15Dy0.85Ti3O12鐵電納米線。
實施例11用電子天平，按照Bi與Yb的摩爾比為3.15∶0.85分別稱取硝酸鉍(過量10％)和醋酸鐿1.6978g和0.2979g，然後加入冰醋酸作溶劑進行磁攪拌，在常溫下將其混合物完全溶解，得到溶液A；其餘同實施例1，獲得了Bi3.15Yb0.85Ti3O12鐵電納米線。
權利要求
1.一種製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍無鉛鐵電納米線的方法，其特徵在於為如下步驟a.電紡前驅體溶液的配製依照化學式Bi4-xRxTi3O12，其中R為鑭系稀土元素，0＜x≤1.5，按Bi∶R摩爾比為4-x∶x稱量硝酸鉍，和鑭系硝酸鹽或醋酸鹽放入容器中，硝酸鉍質量還需過量4～15％，然後向混合物中加入冰醋酸，進行磁攪拌至全溶得到A溶液；按照鉍、R和鈦的摩爾比為4-x∶x∶3，稱取一定量的鈦酸四丁酯放入另一容器，然後再加入穩定劑乙醯丙酮和溶劑冰醋酸攪拌片刻得到B溶液；邊磁攪拌A溶液，邊將B溶液緩慢滴加到A溶液中，然後加入冰醋酸，並持續攪拌1～2h，靜置3～7天後，過濾得到鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍溶液；將聚乙烯吡咯烷酮粉末溶於冰醋酸或二氯甲烷中，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液；採用乙醯丙酮作穩定劑，將鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液混合，在室溫下劇烈攪拌至溶液完全均勻混合，得到電紡前驅體溶液備用；b.靜電紡絲製備納米線將上述電紡前驅體溶液裝入塑料注射器中，裝上不鏽鋼針頭並接正極，將單晶矽襯底放置在負極鐵板收集裝置上，控制外場電壓、接收屏與針頭間的距離，推進注射器得到鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍/聚乙烯吡咯烷酮複合納米線；c.複合納米線煅燒將上述電紡出的複合納米線在600～750℃煅燒，獲得鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍鐵電納米線。
2.根據權利要求1所述的製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍鐵電納米線的方法，其特徵在於聚乙烯吡咯烷酮的分子量在1,200,000≤Mw≤1,400,000範圍，以冰醋酸為溶劑，按質量比配製濃度為5.4～11.8％的聚乙烯吡咯烷酮溶液。
3.根據權利要求1所述的製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍鐵電納米線的方法，其特徵在於聚乙烯吡咯烷酮的分子量在600,000≤Mw≤700,000範圍，以二氯甲烷為溶劑，按質量比配製濃度為7.1～18.5％的聚乙烯吡咯烷酮溶液。
4.根據權利要求1所述的製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍鐵電納米線的方法，其特徵在於所述a步中所得到的鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍溶液的濃度為0.03～0.1mol/L。
5.根據權利要求1所述的製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍鐵電納米線的方法，其特徵在於所述b步中，將電紡前驅體溶液裝入塑料注射器中，裝上內徑為0.2～2mm的不鏽鋼針頭並接正極，將單晶矽襯底放置在負極鐵板收集裝置上，控制靜電紡絲過程中的外場電壓為5～40kV，接收屏距離針頭5～30cm，推進注射器的速度為0.001～6ml/min，得到鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍/聚乙烯吡咯烷酮複合納米線。
6.權利要求1所述的製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍鐵電納米線的電紡前驅體溶液的配製方法，其特徵在於電紡前驅體溶液的配製方法為依照化學式Bi4-xRxTi3O12，其中R為鑭系稀土元素，0＜x≤1.5，按Bi∶R摩爾比為4-x∶x摩爾比稱取硝酸鉍，和鑭系硝酸鹽或醋酸鹽，由於鉍容易揮發，所以多稱量4～15％的硝酸鉍用來彌補熱處理過程中鉍的揮發，然後將硝酸鉍和鑭系硝酸鹽或醋酸鹽溶於冰醋酸中，進行磁攪拌至全溶得到A溶液；按照鉍、R和鈦的摩爾比為4-x∶x∶3，稱取一定量的鈦酸四丁酯放入另一容器，然後加入穩定劑乙醯丙酮和溶劑冰醋酸攪拌片刻，得到B溶液；邊磁攪拌A溶液，邊將B溶液緩慢滴加到A溶液中，再加入冰醋酸，並持續攪拌1～2h，靜置3～7天後，過濾得到鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍溶液；將聚乙烯吡咯烷酮粉末溶於冰醋酸或二氯甲烷中，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液；採用乙醯丙酮作穩定劑，將鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液混合，在室溫下劇烈攪拌至溶液完全均勻混合，得到橙色透明粘稠的溶液作為電紡製備納米線的前驅體溶液。
7.根據權利要求6所述的製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍鐵電納米線的電紡前驅體溶液的配製方法，其特徵在於所述的鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍溶液的濃度為0.03～0.1mol/L。
8.根據權利要求6所述的製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍鐵電納米線的電紡前驅體溶液的配製方法，其特徵在於聚乙烯吡咯烷酮的分子量在1,200,000≤Mw≤1,400,000範圍，以冰醋酸為溶劑，按質量比配製濃度為5.4～11.8％的聚乙烯吡咯烷酮溶液；或是聚乙烯吡咯烷酮的分子量在600,000≤Mw≤700,000範圍，以二氯甲烷為溶劑，按質量比配製濃度為7.1～18.5％的聚乙烯吡咯烷酮溶液。
全文摘要
本發明提供一種簡單、方便、低成本的製備鑭系稀土離子摻雜鈦酸鉍無鉛鐵電納米線的方法。具體步驟①電紡前驅體溶液的配製。按Bi
文檔編號C04B35/624GK101037330SQ20071003485
公開日2007年9月19日 申請日期2007年4月29日 優先權日2007年4月29日
發明者鍾向麗, 廖敏, 王金斌, 周益春 申請人:湘潭大學