(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211262030.0 (22)申请日 2022.10.14 (71)申请人 西南交通大 学 地址 610031 四川省成 都市二环路北一段 111号 (72)发明人 高爽　王宏扬　李琦　 (74)专利代理 机构 北京格汇 专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 16088 专利代理师 张伟洋 (51)Int.Cl. C01G 23/00(2006.01) B01J 23/02(2006.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 一种钛酸钡纳米立方块材料及其制备方法 和应用 (57)摘要 本发明公开了一种钛酸钡纳米立方块材料 及其制备方法和应用， 属于纳米材料制备、 太阳 能利用与环 境保护技术领域。 本发 明采用溶胶凝 胶的方法， 在温和的酸碱条件下反应获得均匀凝 胶体系， 结合煅烧工艺获得纯相的钛酸钡纳米材 料。 本发明解决了采用传统合 成法制备钛酸钡材 料时容易产生杂相、 高温煅烧容易晶粒粗大等难 题， 制备获得的钛酸钡纳米晶体尺寸小于1微米， 呈现出立方块形貌， 在太阳光照射下能够用于光 催化净化和气体转 化领域。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 115403068 A 2022.11.29 CN 115403068 A 1.一种钛酸钡纳米立方块材料， 其特征在于： 该材料为 四方相的钛酸钡晶体， 晶粒尺寸 小于1微米， 呈现立方块的形貌 。 2.根据权利要求1所述的钛酸钡纳米立方块材料， 其特征在于： 该纳米立方块材料禁带 宽度在2.8 ‑3.4eV之间。 3.根据权利要求1所述的钛酸钡纳米立方块材料的制备方法， 其特征在于： 该方法包括 如下步骤： (1)配置前驱体溶液： 将钛的酯类化合物溶解于冰乙酸溶液中获得溶液A， 将含钡化合 物溶解于醇水混合溶剂中， 获得 溶液B； (2)溶胶凝胶反应： 将溶液B加入溶液A中并搅拌均匀后， 先在40 ‑80℃温度下保温0.5 ‑3 小时， 接着在80 ‑120℃温度下干燥6 ‑24小时； (3)煅烧分解： 将步骤(2)获得干燥产物在800 ‑1200℃温度条件下保温2 ‑5小时， 即得到 所述钛酸钡纳米立方块材 料。 4.根据权利要求3所述的钛酸钡纳米立方块材料的制备方法， 其特征在于： 步骤(1)中， 所述溶液A中钛的酯类化合物浓度为0.2 ‑2mol/L， 所述钛的酯类化合物 为钛酸四乙酯(钛酸 乙酯)、 钛 酸异丙酯或钛 酸丁酯(钛酸四丁酯)。 5.根据权利要求3所述的钛酸钡纳米立方块材料的制备方法， 其特征在于： 步骤(1)中， 所述溶液B中含钡化合物的浓度为0.2 ‑2mol/L， 所述含钡化合物为氢氧化钡、 乙酸钡、 碳酸 钡和氯化钡中的一种或几种。 6.根据权利要求3所述的钛酸钡纳米立方块材料的制备方法， 其特征在于： 步骤(1)中， 所述冰乙酸溶液是由冰乙酸、 醇和水混合而成， 其中冰乙酸所占体积比例为10 ‑20％， 醇所 占体积比例为30 ‑60％， 余量为水； 所述醇水混合溶剂是由醇与水按照1： (0.5 ‑3)的体积比 例混合而成； 所述醇为乙醇、 丙醇和丁醇中的一种或几种。 7.根据权利要求3所述的钛酸钡纳米立方块材料的制备方法， 其特征在于： 步骤(2)溶 胶凝胶反应过程中， 溶液B中含钡化合物与溶液A 中钛的酯类化合物的摩尔比例为1： (0.5 ‑ 2)。 8.根据权利要求1所述的钛酸钡纳米立方块材料的应用， 其特征在于： 该纳米立方块材 料在光照条件下具有高的载流子分离效率， 可作为一种光催化材料用于环境净化和气 体转 化领域。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115403068 A 2一种钛酸钡纳米立方 块材料及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明涉及纳米材料制 备、 太阳能利用与环境保护技术领域， 具体涉及一种钛酸 钡纳米立方块材 料及其制备 方法和应用。 背景技术 [0002]压电材料能够实现电能与机械能之间的转换， 在众多领域有着广阔的应用前景。 其中钛酸钡作为重要的压电材料而受到大家的关注， 具有钙钛矿相结构的钛酸钡是理想的 研究压电效应的材料体系， 但是 由于其是 由金属元素组成， 钡元素和钛元素具有不同的活 性， 同时高温烧结也会带来化学计量比的变化， 从而使晶粒尺寸细 小、 相组成单一的钛酸钡 材料的获得显得 尤为困难。 [0003]常用的制 备钛酸钡的方法有固相烧结法， 采用氧化物作为原料， 辅助以其他的助 熔成分， 可以在高温烧结条件下获得钛酸钡材料， 由于采用氧化物粉末作为原料， 极大制约 着其初始晶粒 的大小， 同时需要较高的温度使物质流的交换较为充分的进行， 难以获得 晶 粒尺寸细小的纯相钛酸钡材料， 也难以在原子尺度下对钛酸钡材料 的化学组成进行调控。 特别是外形规整的钛酸钡材料的获得， 往往难以通过固相合成法来 实现。 因此， 寻找一种工 艺简单、 操作简便的纯相钛 酸钡材料的制备 方法有着重要的科 学意义和现实意 义。 发明内容 [0004]针对现有技术中存在的上述不足之处， 本发明的目的在于提供一种钛酸钡纳 米立 方块材料及其制备方法和应用， 采用溶胶凝胶的方法， 在温和的酸碱条件下反应获得均匀 凝胶体系， 再结合煅烧工艺获得纯相的钛酸钡纳米材料。 本发明解决了采用传统合成法制 备钛酸钡材料时容易产生杂相、 高温煅烧容易晶粒粗大等难题， 制备获得的钛酸钡纳米晶 体尺寸小于1微米， 呈现出立方块形貌， 在太阳光照射下能够用于光催化净化和气 体转化领 域。 该钛酸钡纳米立方块材料不仅可用作一种光催化材料应用于太阳能的利用领域， 同时 还能作为 一种模型 材料用于钛 酸钡压电性的研究。 [0005]为实现上述目的， 本发明所采用的技 术方案如下： [0006]一种钛酸钡纳米立方块材料， 其为四方相的钛酸钡晶体， 晶粒尺寸小于1微米， 呈 现立方块的形貌 。 [0007]该纳米立方块材 料禁带宽度在2.8 ‑3.4eV之间。 [0008]所述钛酸钡纳米立方块材 料的制备 方法， 包括如下步骤： [0009](1)配置前驱体溶液： 将钛的酯类化合物溶解于冰乙酸溶液中获得溶液A， 将含钡 化合物溶解于醇水混合溶剂中， 获得 溶液B； [0010](2)溶胶凝胶反应： 将溶液B加入溶液A中并搅拌均匀后， 先在40 ‑80℃温度下保温 0.5‑3小时， 接着在80 ‑120℃(优选85 ‑110℃)温度下干燥6 ‑24小时； [0011](3)煅烧分解： 将步骤(2)获得干燥产物在800 ‑1200℃温度条件下保温2 ‑5小时， 即 得到所述 钛酸钡纳米立方块材 料。说　明　书 1/3 页 3 CN 115403068 A 3