溶胶凝胶法制备钛酸铋前驱体溶液稳定性分析.pdfVIP

第32卷第3期 华北水利水电学院学报 VoL32No．3 ofNonhChina 2011年6月 Joum8l InstituteofWater and Power Jun．20ll C0n8eⅣancyHydroelectric 文章编号：1002—5634(20ll103一0151一03 溶胶一凝胶法制备钛酸铋前驱体溶液稳定性分析 蔡洪涛，张天杰 (华北水利水电学院，河南郑州450011) 摘要：利用溶胶凝胶法可以方便地获得铁电薄膜，为了获得稳定的前驱体溶液，讨论了溶剂、溶液浓度、pH 值、添加剂对胶粒大小和溶液稳定性的影响．结果表明，乙二醇甲醚做溶剂，甲酰胺做添加剂，可以制备出稳 定的、胶粒大小可控的钛酸铋前驱体溶液． 关键词：溶胶一凝胶；前驱体；钛酸铋 Titanate，BTO)晶体 钛酸铋(Bi4Ti3012’Bismuth 1 试 验 以氧化铋层(Bi：O：)2+和类钙钛矿层(Bi：Ti，0。。)2． 交替排列而成，是典型层状钙钛矿结构的铁电材 试验中所用冰乙酸、乙二醇甲醚、乙酰丙酮、乙 料…．钛酸铋材料具有开关速度快，抗辐射能力强， 酸酐和硝酸铋均为分析纯，钛酸四丁酯为化学纯，水 抗疲劳特性好，在无电场作用下能保持记忆，与半导 为去离子水．6份等量的硝酸铋分别溶于相应溶剂 体工艺集成的潜力，从而可用于发展集成铁电器件． 中，记为A，B，C，D，E，F．详细条件见表1．为防止钛 特别是c轴取向的BTO薄膜不仅能作电场记忆，还酸丁酯快速水解形成沉淀，首先加入乙酸酐除去硝 能实现光记忆，用于铁电存储器、电光器件、光存储 酸铋的结晶水，在不断搅拌的情况下缓慢加人钛酸 显示材料，具有广泛的开发和应用前景嵋。o． 丁酯，并加入适量乙酰丙酮作稳定剂，在常温下充分 溶胶一凝胶法是一种比较成熟的材料制备方 搅拌形成透明均质溶液． 法。因其独特的优点已得到广泛应用．溶胶一凝胶法 表l 不同制备工艺对BTo胶体溶液的影响 的关键是获得稳定的溶胶，在凝胶过程中控制水解 缩聚反应速度进而控制胶粒尺寸．不同尺寸的纳米 颗粒有不同的物化性质．因此，为满足不同需求，需 要对胶粒尺寸进行控制．另外由于Bi和Tj离子自 身性质和所用溶剂的差异，其水解速度不一样，离子 水解迅速容易形成较大颗粒。导致沉淀发生．因此研 究影响金属离子水解的因素，对于有效控制其水解 速度，实现对水解反应和胶粒大小的控制，从而获得 2结果与讨论 稳定、胶粒大小可控的胶体溶液有重要意义．笔者制 备了几种Bi。”，O。：前驱体溶液，借助于吸收光谱讨 论了溶液的浓度、pH值和添加剂对前驱体溶液稳定 一可见一近红外分光光度计测量溶液吸收光谱．分 性和胶粒尺寸的影响，为优化制备工艺、获取高质量 别讨论了溶剂、催化剂、溶液浓度对胶粒大小的影 Bi。Ti，O。：薄膜提供了有用的实验数据． 响，结果如图l一所示． 收稿日期：20ll—04—24 作者简介：蔡洪涛(1978一)，男，河南临颍人，讲师，硕士，主要从事材料制备与性能表征方面的研究． 万方数据 1 52 华北水利 水电学院学报 盖 ≤ 型 呆 登 波长／nm 波K7nm 图l 不同溶剂制备的BTO胶体溶液吸收光谱