专利摘要

本发明公开了一种薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体的制备方法，包括如下步骤：(1)将一定量的乙二醇作为溶剂，依次加入一定量的KOH、NaOH、Nb2O5以及表面活性剂，用玻璃棒缓慢搅拌至溶质全部溶解；(2)溶解后的混合液放在磁力搅拌器上搅拌一定时间，倒入水热釜中，在一定温度下水热一段时间后，离心、洗涤、稀盐酸浸泡、烘干得到薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体粉末。本发明以乙二醇为溶剂，降低了传统水热法所需的矿化剂浓度，并且提高体系的稳定性，通过改变不同的条件，所得的产物都是以薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体粉末为主，该晶体直径为0.2‑2μm，属于微米级。

权利要求

1.一种薄片微纳米(K，Na)NbO3 晶体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将28-32mL的乙二醇作为溶剂，依次加入5.5-6g KOH、1 .5-2g NaOH、1 .5-3gNb2 O5 以及0.4-0.6wt％的表面活性剂，表面活性剂为PEG、PVA或CTAB，用玻璃棒缓慢搅拌至溶质全部溶解；

步骤二：溶解后的混合液放在磁力搅拌器上搅拌25-35min，倒入水热釜中，在180-200℃下水热6-8h后，8000r/min离心3min，再用蒸馏水及无水乙醇各洗涤两次，再用稀盐酸浸泡1 .5-2h，在60℃的烘箱中烘干得到薄片微纳米(K，Na)NbO3 晶体粉末。

说明书

技术领域

本发明涉及化学材料制备技术领域，尤其是一种薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体及其制备方法。

背景技术

近年来，为解决含铅量超过60％的铅基压电陶瓷所引起的环境问题，越来越多的研究人员将目光投放在绿色材料方面。无铅压电陶瓷以其优良的性能成为了绿色材料领域的热点，(K，Na)NbO3(KNN)属于典型的钙钛矿型铁电体，具有高居里温度，优异的压电性能和合适的禁带宽带，是这类陶瓷中最有前途的环保型候选材料之一。除此之外，开发绿色合成方法也同样占据着重要的位置，应用绿色和可持续化学原理，减少使用危险、昂贵和有毒的前驱体，开发简单、经济、高效的合成方案，从而减少废料的产生，提高材料和能源效率，并使用更安全的替代反应介质代替污染和有毒有机溶剂。

传统的水热法制备合成片状KNN时，多数以模板法为主，制备工艺复杂，且产生的中间相较多，过长的反应时间也导致最后KNN的纯度与厚度都难以控制，除此之外，单纯的水热法合成这些化合物时还需要很高的碱性溶液(10mol/L) 作矿化剂，生产成本较高，不利于批量生产，在实际应用中太过于局限，因此传统的水热法还需进一步的改良。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将一定量的乙二醇作为溶剂，依次加入一定量的KOH、NaOH、 Nb2O5以及表面活性剂，用玻璃棒缓慢搅拌至溶质全部溶解；

步骤二：溶解后的混合液放在磁力搅拌器上搅拌一定时间，倒入水热釜中，在一定温度下水热一段时间后，离心、洗涤、稀盐酸浸泡、烘干得到薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体粉末。

进一步的，所述步骤一具体为将28-32mL的乙二醇作为溶剂，依次加入一 5.5-6gKOH、1.5-2g NaOH、1.5-3g Nb2O5以及0.4-0.6wt％的表面活性剂，用玻璃棒缓慢搅拌至溶质全部溶解。

进一步的，所述步骤二具体为溶解后的混合液放在磁力搅拌器上搅拌 25-35min，倒入水热釜中，在180-200℃下水热6-8h后，8000r/min离心3min，再用蒸馏水及无水乙醇各洗涤两次，再用稀盐酸浸泡1.5-2h，在60℃的烘箱中烘干得到薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体粉末。

进一步的，所述步骤二中的表面活性剂为PEG、PVA或CTAB。

进一步的，制得的产物以直径为0.2-1μm薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体为主，分散性较好，还有少量的团聚纳米粒杂质附着在薄片上，晶型为钙钛矿型。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明基于工艺简单化的原则，以乙二醇作为溶剂，同时又添加了表面活性剂来增加颗粒表面电势，提高体系的稳定性，在低温下成功的合成以薄片状为主的(K，Na)NbO3晶体粉末，具有较好的分散性，优异的化学稳定性和较窄的粒径分布，期望能得到更广泛的应用。

(2)本发明以乙二醇为溶剂，降低了传统水热法所需的矿化剂浓度，并且提高体系的稳定性，通过改变不同的条件，所得的产物都是以薄片状为主的微纳米(K，Na)NbO3晶体粉末，该晶体直径为0.2-2μm，属于微米级。

附图说明

图1是实施例1中薄片状(K，Na)NbO3(Nb2O5＝3g)的扫描电子显微镜图。

图2是实施例1中薄片状(K，Na)NbO3(Nb2O5＝3g)的XRD图。

图3是实施例1中薄片状(K，Na)NbO3(Nb2O5＝1.5g)的扫描电子显微镜图。

图4是实施例1中薄片状(K，Na)NbO3(Nb2O5＝1.5g，表面活性剂为PEG) 的扫描电子显微镜图。

图5是实施例1中薄片状(K，Na)NbO3(Nb2O5＝1.5g，表面活性剂为PVA) 的扫描电子显微镜图。

图6是实施例1中薄片状(K，Na)NbO3(Nb2O5＝1.5g，表面活性剂为PVA) 的XRD图。

图7是实施例1中薄片状(K，Na)NbO3(Nb2O5＝1.5g，表面活性剂为CTAB) 的扫描电子显微镜图。

图8是实施例1中薄片状(K，Na)NbO3(Nb2O5＝1.5g，经过酸洗)的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

称量30ml的乙二醇作为溶剂，再依次加入5.88g KOH、1.8g NaOH、3g Nb2O5用玻璃棒缓慢搅拌至溶质全部溶解，再将其放在磁力搅拌器上搅拌30min，之后倒入水热釜中，在180℃的条件下水热8h，8000r/min离心3min，再用蒸馏水及无水乙醇各洗涤两次，在60℃的烘箱中烘干得到薄片状微纳米(K，Na)NbO3晶体粉末。

图1为本实施例中(K，Na)NbO3粉末的扫描电子显微镜图，可以看出产物 (K，Na)NbO3是以直径为1-2μm超薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体为主，分散性较好；除此之外，四周还散落着纳米颗粒，部分有团聚现象。

图2为本实施例中(K，Na)NbO3粉末的XRD图，可以看出超薄片微纳米 (K，Na)NbO3晶体为钙钛矿型，存在少量杂相，峰窄、峰形尖锐且强度高，表明晶体结构完整。

实施例2

称量30ml的乙二醇作为溶剂，再依次加入5.88g KOH、1.8g NaOH、1.5g Nb2O5用玻璃棒缓慢搅拌至溶质全部溶解，再将其放在磁力搅拌器上搅拌30min，之后倒入水热釜中，在200℃的条件下水热8h，8000r/min离心3min，再用蒸馏水及无水乙醇各洗涤两次，在60℃的烘箱中烘干得到薄片状微纳米(K，Na)NbO3晶体粉末。

图3为本实施例中(K，Na)NbO3粉末的扫描电子显微镜图，可以看出所得产物(K，Na)NbO3是以直径0.8-1.5μm的薄片状为主，除此之外，四周还散落着纳米颗粒，部分有团聚现象，与实施例1相比，在该条件下所得到的片状粒径更小。

实施例3

称量30ml的乙二醇作为溶剂，再依次加入5.88g KOH、1.8g NaOH、1.5g Nb2O5，0.5wt％的表面活性剂PEG，用玻璃棒缓慢搅拌至溶质全部溶解，再将其放在磁力搅拌器上搅拌30min，之后倒入水热釜中，在200℃的条件下水热8h， 8000r/min离心3min，再用蒸馏水及无水乙醇各洗涤两次，在60℃的烘箱中烘干得到超薄片状微纳米(K，Na)NbO3晶体粉末。

图4为本实施例中(K，Na)NbO3粉末的扫描电子显微镜图，可以看出所得产物(K，Na)NbO3与实施例1和实施例2差别较大，但基本还是由片状组成，粒径为1μm左右，略有厚度，除此之外，还有由团聚的纳米颗粒组成的蜂窝状形貌的产物附着在片状产物上。

实施例4

称量30ml的乙二醇作为溶剂，再依次加入5.88g KOH、1.8g NaOH、1.5g Nb2O5、0.4wt％的表面活性剂PVA，用玻璃棒缓慢搅拌至溶质全部溶解，再将其放在磁力搅拌器上搅拌30min，之后倒入水热釜中，在200℃的条件下水热8h， 8000r/min离心3min，再用蒸馏水及无水乙醇各洗涤两次，在60℃的烘箱中烘干得到薄片状微纳米(K，Na)NbO3晶体粉末。

图5为本实施例中(K，Na)NbO3粉末的扫描电子显微镜图，可以看出所得产物(K，Na)NbO3是以直径1.0μm的薄片状为主，除此之外，四周还散落着纳米颗粒，部分有团聚现象。

图6为本实施例中(K，Na)NbO3粉末的XRD图，可以看出薄片微纳米 (K，Na)NbO3晶体为钙钛矿型，存在少量杂相，峰窄、峰形尖锐且强度高，表明晶体结构完整。

实施例5

称量30ml的乙二醇作为溶剂，再依次加入5.88g KOH、1.8g NaOH、1.5g Nb2O5、0.6wt％的表面活性剂CTAB，用玻璃棒缓慢搅拌至溶质全部溶解，再将其放在磁力搅拌器上搅拌30min，之后倒入水热釜中，在200℃的条件下水热8h， 8000r/min离心3min，再用蒸馏水及无水乙醇各洗涤两次，在60℃的烘箱中烘干得到薄片状微纳米(K，Na)NbO3晶体粉末。

图7为本实施例中(K，Na)NbO3粉末的扫描电子显微镜图，可以看出所得产物(K，Na)NbO3是以直径1.0μm的薄片状为主，与实施例4相比，该实施例下的片状产物分散性较好，四周依然还散落着纳米颗粒，部分有团聚现象

实施例6

称量30ml的乙二醇作为溶剂，再依次加入5.88g KOH、1.8g NaOH、1.5g Nb2O5，用玻璃棒缓慢搅拌至溶质全部溶解，再将其放在磁力搅拌器上搅拌30min，之后倒入水热釜中，在200℃的条件下水热8h，8000r/min离心3min，用蒸馏水及无水乙醇各洗涤两次，再用稀盐酸浸泡2h，之后在60℃的烘箱中烘干得到薄片状微纳米(K，Na)NbO3晶体粉末。

图8为本实施例中(K，Na)NbO3粉末的扫描电子显微镜图，制得的产物为直径为0.2-1μm薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体，分散性较好，只有少量团聚；与其他实施例相比，经过酸泡的产物里纳米颗粒大量减少，产物晶型依然为钙钛矿型。

对比实施例1-6，其产物都是以薄片微纳米(K，Na)NbO3晶体为主，并且根据 XRD该产物为纯相的KNN，根据检测结果，添加不同量的Nb2O5对产物的粒径略有影响，但基本形貌未发生太大变化；添加不同的表面活性剂对产物的团聚程度有一定的影响，在表面活性剂为CTAB时，其片状产物更加分散，纵横比也相差较大，有少量的纳米颗粒团聚体存在；当表面活性剂为PEG时，其片状产物与其他条件下的产物相比略有厚度，且纳米颗粒团聚严重，形成蜂窝状的产物形貌；当表面活性剂为PVA时，所得片状产物横纵比相差不大，较为分散，没有大块的纳米颗粒团聚体；产物经过酸泡后，得到的产物为粒径较小的片状微纳米(K，Na)NbO3晶体，只有少量的纳米颗粒团聚在周边。

通过改变不同的条件，所得产物基本都为片状，化学性能较为稳定，虽然反应的过程中有碱性杂质产生，但经过酸泡后，其产物都为片状，纳米颗粒大量减少。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

一种薄片微纳米(K,Na)NbO晶体及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。