CN100402435C - 钛酸钡纳米棒的制备方法 - Google Patents

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CN100402435C CNB2005100325837A CN200510032583A CN100402435C CN 100402435 C CN100402435 C CN 100402435C CN B2005100325837 A CNB2005100325837 A CN B2005100325837A CN 200510032583 A CN200510032583 A CN 200510032583A CN 100402435 C CN100402435 C CN 100402435C
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Abstract

本发明提供了一种钛酸钡纳米棒的制备方法,该方法选用烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、正己醇、环己烷和水相组成微乳液,以钛酸丁酯与Ba(OH)2为反应物,将组成反相微乳液的各组分混合后,于磁力搅拌器上强烈搅拌,制成均匀透明、性质稳定的反相的微乳液,然后滴加钛酸丁酯溶液,经反应、陈化、离心分离、用无水乙醇洗涤制得钛酸钡纳米棒,该棒直径15~85nm,长300~4000nm。本发明利用反胶束微乳液具有的自组装特性制备钛酸钡纳米棒的技术方案,解决了现有钛酸钡纳米棒的制备方法不能方便地控制产品的颗粒大小和形貌且制备条件苛刻的难题。它具有生产工艺简单、生产过程安全、产品不易团聚、实施成本低的特点。可广泛用于无机功能材料的制备。

Description

钛酸钡纳米棒的制备方法
技术领域
本发明涉及一种无机功能材料的制备,特别涉及一种采用反相微乳液法制备钛酸钡纳米棒的方法。
背景技术
钛酸钡晶体具有高的介电常数和热参变数,广泛用于电容器和温度补偿元件的制造,还能用于半导体陶瓷、压电陶瓷、压电式拾音器和电子计算机的记忆元件等。另外,作为一种典型的铁电、介电材料,它在制造非线性元件、介电放大器和铁电压电器件等领域还有着广泛的应用。近年来,国内外对钛酸钡粉体的制备已进行了不少研究,其主要制备方法有固相煅烧法、化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、喷雾热解法等,其中固相煅烧法煅烧温度高、反应活性差、颗粒大小分布不均匀、纯度低;化学共沉淀法反应活性虽有所提高,但煅烧温度仍较高,颗粒尺寸大;溶胶-凝胶法生产成本高,粒子团聚严重;水热法对实验设备要求较高,同样也存在着粒子易团聚的缺点;喷雾热解法样品中含有空心或破壳粒子、组分分布不均匀,且上述方法都只能生产颗粒状的钛酸钡。随着现代科学技术的迅猛发展,人们更注重材料颗粒的大小和形貌,纳米线、纳米棒、以及纳米管等一维纳米材料由于在电学、磁学、光学和力学等有关方面表现出奇特的性能而引起了人们广泛的关注。由于反相微乳液法利用反相胶团作为“微反应器”,可达到方便地控制颗粒大小、形状的目的,因而用反相微乳液法来制备不同形貌且具有特殊性能的材料受到了日益重视。国内外制备钛酸钡纳米棒的研究还很少,其公知文献也仅见其一,即:“Synthesis of Single-Crystalline Perovskite NanorodsComposed of Barium Titanate and Strontium Titanate[J],J.Am.Chem.Soc.,2002,124(7):1186-1187.”,且该文献公开的内容是将按物质的量过量30%的H2O2加入含有10mmol(毫摩尔)双金属醇盐(BaTi[OCH(CH3)2]6及SrTi[OCH(CH3)2]6)、1mmol油酸(C1H33COOH)和加热至100℃、10mL的十七烷溶液中,反应混合物加热至280℃,反应6小时,生成BaTiO3或SrTiO3纳米棒。该方法存在反应温度高、在较高温度下过氧化氢易分解而发生***、反应时间长、产物量少、后处理不方便、双金属醇盐难获得等缺陷。
发明内容
针对上述情况,本发明的目的是提供一种既成本低廉又易于工业化生产且生产工艺简单、安全,产品颗粒大小、形貌(形状)可控,产品性能优良的钛酸钡纳米棒的制备方法。
为实现上述目的,一种钛酸钡纳米棒的制备方法,该制备方法是选用原料烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、正己醇、环己烷和水相[Ba(OH)2溶液]形成微乳液,Ba(OH)2、钛酸丁酯作反应物,将组成微乳液的各组分混合后,制备成均匀透明的反相微乳液,并添加钛酸丁酯溶液,反应后,经陈化、离心分离、洗涤制得钛酸钡纳米棒,具体制备步骤如下:
(a)取原料烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、正己醇、环己烷和水相[Ba(OH)2溶液]放入三口烧瓶中,其中正己醇的物质的量与烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)的物质的量的比值P为1.0~1.5,水相[Ba(OH)2溶液]中水的物质的量与烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)的物质的量的比值ωo为8~16,Ba(OH)2溶液的浓度为01~0.2mol/L;
(b)将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌10~20分钟,配制成均匀的微乳液;
(c)取钛酸丁酯溶于环己烷中,配制成与Ba(OH)2溶液相同浓度的溶液;
(d)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至30~80℃,轻微搅拌5~10分钟,再按钡钛物质的量的比为0.98~1.03∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液,微乳液立即变为乳白色,恒温反应1~3小时;
(e)陈化24~72小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。
为了扩大原料的选择范围,其进一步的措施是:
所述的烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)还能用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、辛基酚聚氧乙烯(9)醚(Triton X-100)、壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)或丁二酸(二乙基己基)酯磺酸钠(AOT)中的一种替代,其原料物质的量的比不变。
所述的正己醇还能用正丁醇、正戊醇或正辛醇中的一种替代,其原料物质的量的比不变。
所述的环己烷还能用正己烷、异辛烷、庚烷或正辛烷中的一种替代,其原料用量不变。
本发明方法制得的钛酸钡纳米棒的晶型是立方晶相结构,产品外形为棒状,直径15~85nm,长300~4000nm。
本发明方法制得的钛酸钡纳米棒表面包覆了一层使粒子不易团聚的表面活性剂。
本发明中加入大量的油相如环己烷、正己烷、异辛烷、庚烷、正辛烷等构成连续相,加入少量的水相[Ba(OH)2溶液]构成分散相,通过搅拌,使水相成为一个个的微小水核(若干纳米大小)分散在油相中,由于在微乳液中加入的表面活性剂的双亲作用(亲水、亲油)对油水界面起着稳定作用,加入的助表面活性剂对油水界面起着辅助稳定作用,使水相以微小水滴分散在油相中形成油包水的水核(称为反胶束微乳液或称反相微乳液),这种水核(反相胶团)构成“微反应器”(纳米反应器),反应在一个个分散的微反应器中进行,通过控制水的物质的量与表面活性剂的物质的量比、助表面活性剂与表面活性剂的物质的量比来控制水核的形状和大小,水核的形状和大小决定了粒子的形状和大小。自组装特性就是通过控制水核的形状和大小来控制粒子的形貌(形状)和大小的特性,因此反胶束微乳液具有自组装特性。本发明利用反胶束微乳液具有的自组装特性制备钛酸钡纳米棒的技术方案,解决了现有钛酸钡纳米棒的制备方法不能方便地控制产品的颗粒大小和形貌(形状)且制备条件苛刻的难题。本发明与现有的制备方法相比具有生产工艺简单、生产过程安全、产品不易团聚、粒子大小形貌可控、实施成本低且易于实现大规模工业化生产的优点。用本发明方法制备的钛酸钡纳米棒属一维纳米特殊结构材料,具有优良的铁电性、磁性及光学特性,是制造纳米尺度的电子、光学、机械装置的材料,还广泛用于制造非线性元件、介电放大器、热变电阻器、多层陶瓷电容器、动态随机存取存贮器等元器件。另外,作为一种特殊结构的一维纳米材料,它还有更多潜在的用途。本发明可广泛用于无机功能材料的制备。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明取水相[Ba(OH)2溶液]中水的物质的量与烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)不同物质的量的比时制得的钛酸钡纳米棒的透射电子显微镜图(TEM)(a图,b图,c图)。
图2为本发明取不同反应物浓度时制得的钛酸钡纳米棒的透射电子显微镜图(TEM)(a图,b图,c图)。
图3为图2中b样品的电子衍射图。
图4为本发明方法制得的钛酸钡纳米棒的X射线衍射图(XRD)。
具体实施方式
附图中,测试所用的主要测试仪器:HITACHI H-800型透射电子显微镜,日本日立;TJAIRIS AP型ICP-AES测试仪,美国TJA公司;D/max-3C型X-射线衍射仪,日本理学。
图1中设取不同水相(氢氧化钡溶液)中水的物质的量与烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)的物质的量的比值为ωo:a图,ωo=8;b图,ωo=12;c图,ωo=16。氢氧化钡浓度均为0.20mol/L,陈化24小时。
图2中,ωo=12,陈化24小时;氢氧化钡浓度分别为:a图,0.10mol/L;b图,0.15mol/L;c图,0.20mol/L。
实施例1
(1)取44.0mL环己烷、3.52mL烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、088mL正己醇和1.60mL浓度为0.20mol/L的Ba(OH)2溶液(ωo=16,P=1.27)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌15分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于环己烷中,配制成浓度为0.20mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至60℃,轻微搅拌8分钟,再按钡钛物质的量的比为1.02∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.60mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应2小时,陈化24小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得产品为棒状,直径50nm(纳米),长1200nm(纳米),如图1(c)所示;用X射线衍射谱(XRD)分析晶相结构为立方晶体,如图4;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaTiO3样品中钡与钛的原子比为1.015。
实施例2
(1)取34.5mL环己烷、3.52mL烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、069mL正己醇和1.20mL浓度为0.20mol/L的氢氧化钡溶液(ωo=12,P=1.0)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌20分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于环己烷中,配制成浓度为0.20mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至70℃,轻微搅拌7分钟,再按钡钛物质的量的比为1.01∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.20mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应1.5小时,陈化36小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品,用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得钛酸钡为棒状,直径80nm,长3900nm,如图1(b)所示;用X射线衍射谱(XRD)分析其晶相结构为立方晶体;由图3可知,所得样品为单晶;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaTiO3样品中钡与钛的原子比为1.008。
实施例3
(1)取47.0mL环己烷、3.52mL烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、0.94mL正己醇和120mL浓度为0.15mol/L的氢氧化钡溶液(ωo=16,P=1.35)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌15分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于环己烷中,配制成浓度为0.15mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至50℃,轻微搅拌6分钟,再按钡钛物质的量的比为1∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.20mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应3小时,陈化56小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得钛酸钡为棒状,直径55nm,长2200nm,如图2(b)所示;用X射线衍射谱(XRD)分析其晶相结构为立方晶体;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaTiO3样品中钡与钛的原子比为1.003。
实施例4
(1)取52.0mL环己烷、3.52mL烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、1.04mL正己醇和0.80mL浓度为0.20mol/L的Ba(OH)2溶液(ωo=8,P=1.50)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌18分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于环己烷中,配制成浓度为0.20mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至30℃,轻微搅拌5分钟,再按钡钛物质的量的比为0.98∶1.0慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.60mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应2小时,陈化72小时,然后离心分离,用无水乙醇冼去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得产品为棒状,直径20nm,长1100nm,如图2(a)所示;用X射线衍射谱(XRD)分析晶相结构为立方晶体,如图4;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaTiO3样品中钡与钛的原子比为0.987。
实施例5
(1)取34.5mL环己烷、3.52mL烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、0.69mL正己醇和1.20mL浓度为0.10mol/L的氢氧化钡溶液(ωo=12,P=1.0)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌10分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于环己烷中,配制成浓度为0.10mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至50℃,轻微搅拌8分钟,再按钡钛物质的量的比为1.01∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.20mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应2小时,陈化48小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品,用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得钛酸钡为棒状,直径15nm,长300nm,如图2(a)所示;用X射线衍射谱(XRD)分析其晶相结构为立方晶体;由图3可知,所得样品为单晶;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaTiO3样品中钡与钛的原子比为1.006。
实施例6
(1)取49.0mL异辛烷、3.72mL壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)、0.98mL正辛醇和1.60mL浓度为0.20mol/L的Ba(OH)2溶液(ωo=13,P=1.4)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌15分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于异辛烷中,配制成浓度为0.20mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至40℃,轻微搅拌5分钟,再按钡钛物质的量的比为0.99∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.60mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应3小时,陈化24小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得产品为棒状,直径50nm,长1350nm;用X射线衍射谱(XRD)分析晶相结构为立方晶体;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaTiO3样品中钡与钛的原子比为0.995。
实施例7
(1)取30.0mL庚烷、2.02克十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、0.60mL正戊醇和1.20mL浓度为0.20mol/L的氢氧化钡溶液(ωo=12,P=1.0)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌20分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于庚烷中,配制成浓度为0.20mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至60℃,轻微搅拌10分钟,再按钡钛物质的量的比为1.0∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.20mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应2.5小时,陈化36小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得钛酸钡为棒状,直径70nm,长3850nm;用X射线衍射谱(XRD)分析其晶相结构为立方晶体;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaTiO3样品中钡与钛的原子比为1.003。
实施例8
(1)取48.5mL正辛烷、5.42mL辛基酚聚氧乙烯(9)醚(Triton X-100)、0.97mL正丁醇和1.60mL浓度为0.20mol/L的Ba(OH)2溶液(ωo=10,P=1.2)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌15分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于正辛烷中,配制成浓度为0.20mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至60℃,轻微搅拌10分钟,再按钡钛物质的量的比为0.99∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.60mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应2小时,陈化24小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得产品为棒状,直径40nm,长1600nm;用X射线衍射谱(XRD)分析晶相结构为立方晶体;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaTiO3样品中钡与钛的原子比为0.989。
实施例9
(1)取52.0mL环己烷、2.47克丁二酸(二乙基己基)酯磺酸钠(AOT)、1.04mL正己醇和1.20mL浓度为0.20mol/L的氢氧化钡溶液(ωo=12,P=1.5)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌15分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于环己烷中,配制成浓度为0.20mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至80℃,轻微搅拌5分钟,再按钡钛物质的量的比为1∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.20mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应1小时,陈化36小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得钛酸钡为棒状,直径85nm,长4000nm;用X射线衍射谱(XRD)分析其晶相结构为立方晶体;由电子衍射图知所得样品为单晶;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaT1O3样品中钡与钛的原子比为1.000。
实施例10
(1)取29.5mL异辛烷、2.02克十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、0.59mL正戊醇和1.60mL浓度为0.20mol/L的Ba(OH)2溶液(ωo=16,P=1.0)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌15分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于异辛烷中,配制成浓度为0.20mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至50℃,轻微搅拌5分钟,再按钡钛物质的量的比为1.03∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.60mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应3小时,陈化24小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得产品为棒状,直径50nm,长1380nm;用X射线衍射谱(XRD)分析晶相结构为立方晶体;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaTiO3样品中钡与钛的原子比为1.012。
实施例11
(1)取38.0mL庚烷、3.39mL辛基酚聚氧乙烯(9)醚(Triton X-100)、0.76mL正戊醇和1.20mL浓度为0.20mol/L的氢氧化钡溶液(ωo=12,P=1.27)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌20分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于庚烷中,配制成浓度为0.20mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至80℃,轻微搅拌5分钟,再按钡钛物质的量的比为1.01∶1.0慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.20mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应3小时,陈化48小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得钛酸钡为棒状,直径75nm,长3900nm;用X射线衍射谱(XRD)分析其晶相结构为立方晶体;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaTiO3样品中钡与钛的原子比为1.002。
实施例12
(1)取27.5mL正辛烷、1.97克丁二酸(二乙基己基)酯磺酸钠(AOT)、0.55mL正丁醇和1.60mL浓度为0.20mol/L的Ba(OH)2溶液(ωo=15,P=1.35)放入三口烧瓶中,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌18分钟,配制成均匀透明的反相的微乳液;取钛酸丁酯溶于正辛烷中,配制成浓度为0.20mol/L的溶液。
(2)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至70℃,轻微搅拌10分钟,再按钡钛物质的量的比为1.01∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液1.60mL,微乳液立即变为乳白色,恒温反应1小时,陈化72小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。用透射电子显微镜(TEM)测试其形貌,所得产品为棒状,直径50nm,长1800nm;用X射线衍射谱(XRD)分析晶相结构为立方晶体;经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析,BaTiO3样品中钡与钛的原子比为1.008。
上述实施例中,油相用量对钛酸钡纳米棒颗粒的大小和形貌影响不大,但为降低成本,油相的用量不宜太大,一般取油相体积为助表面活性剂醇类体积的50倍。
以上仅仅是本发明的较佳实施例,根据本发明的上述构思,本领域的熟练人员还可对此作出各种修改和变换,例如,工艺参数如比值ωo、P和Ba(OH)2溶液的浓度等的调整;操作条件及反应温度、反应时间、陈化时间等的改变;微乳液的选择等等。然而,类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。

Claims (6)

1.一种钛酸钡纳米棒的制备方法,其特征在于该制备方法是选用原料烷基酚聚氧乙烯(10)醚、正己醇、环己烷和Ba(OH)2溶液形成微乳液,Ba(OH)2、钛酸丁酯作反应物,将组成微乳液的各组分混合后,制备成均匀透明的反相微乳液,并添加钛酸丁酯溶液,反应后,经陈化、离心分离、洗涤制得钛酸钡纳米棒,具体制备步骤如下:
(a)取原料烷基酚聚氧乙烯(10)醚、正己醇、环己烷和Ba(OH)2溶液放入三口烧瓶中,其中正己醇的物质的量与烷基酚聚氧乙烯(10)醚的物质的量的比值P为1.0~1.5,Ba(OH)2溶液中水的物质的量与烷基酚聚氧乙烯(10)醚的物质的量的比值ωo为8~16,Ba(OH)2溶液的浓度为0.1~0.2mol/L;
(b)将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌10~20分钟,配制成均匀的微乳液;
(c)取钛酸丁酯溶于环己烷中,配制成与Ba(OH)2溶液相同浓度的溶液;
(d)将微乳液置于恒温磁力搅拌器上水浴加热至30~80℃,轻微搅拌5~10分钟,再按钡钛物质的量的比为0.98~1.03∶1慢慢滴加钛酸丁酯溶液,微乳液立即变为乳白色,恒温反应1~3小时;
(e)陈化24~72小时,然后离心分离,用无水乙醇洗去多余的表面活性剂得钛酸钡纳米棒产品。
2.根据权利要求1所述的一种钛酸钡纳米棒的制备方法,其特征在于所述的烷基酚聚氧乙烯(10)醚还能用十六烷基三甲基溴化铵、辛基酚聚氧乙烯(9)醚、壬基酚聚氧乙烯醚或丁二酸(二乙基己基)酯磺酸钠中的一种替代,其原料物质的量的比不变。
3.根据权利要求1所述的一种钛酸钡纳米棒的制备方法,其特征在于所述的正己醇还能用正丁醇、正戊醇或正辛醇中的一种替代,其原料物质的量的比不变。
4.根据权利要求1所述的一种钛酸钡纳米棒的制备方法,其特征在于所述的环己烷还能用正己烷、异辛烷、庚烷或正辛烷中的一种替代,其原料用量不变。
5.根据权利要求1所述的一种钛酸钡纳米棒的制备方法,其特征在于制得的钛酸钡纳米棒的晶型是立方晶相结构,产品外形为棒状,直径15~85nm,长300~4000nm。
6.根据权利要求1所述的一种钛酸钡纳米棒的制备方法,其特征在于制得的钛酸钡纳米棒表面包覆了一层使粒子不易团聚的表面活性剂。
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