本發(fā)明涉及非晶材料制備方法技術領域，具體而言，涉及一種鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的制備方法。

背景技術：

非晶短程有序、長程無序、各向同性，具有許多優(yōu)于晶體的物理性能、化學性能、電磁性能，在信息、能源、生物、精密機器、航空航天等方面有廣闊的應用前景，受到了國內外研究者的廣泛關注。

處在高能態(tài)的液態(tài)物質，隨著溫度降低或壓力升高，會趨向低能量的穩(wěn)定平衡晶態(tài)，在液態(tài)和晶態(tài)之間會存在很多的熱力學亞穩(wěn)相，包括不同能量狀態(tài)的亞穩(wěn)非晶相，隨著能量逐漸降低非晶材料的結構發(fā)生變化變?yōu)榉€(wěn)定的晶態(tài)，如何能夠使得液態(tài)物質在冷卻后依舊保持亞穩(wěn)非晶相是學術界的一項難題。

鎵酸鑭是當前一種發(fā)展良好的中溫電解質材料，鈦酸鋇是一種十分重要的電子陶瓷材料，因其介電常數(shù)較高在電容器及傳感器等方面有許多應用，兩者同屬鈣鈦礦結構，具有一定的固溶度。其中，鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶相對于鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體具有更加廣闊的應用空間和市場價值。

現(xiàn)有技術中制備鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的過程需要在容器中進行鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體加熱后在快速冷卻形成，冷卻的過程由于與容器接觸會形成非均質形核，不利于非晶的形成，也會影響最終形成的鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的制備方法，以解決現(xiàn)有技術中鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶制備過程容易形成非均質形核的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的制備方法，包括S10至步驟S30，其中，步驟S10：通過溶膠凝膠法或固相法制備鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體，鎵酸鑭固溶鈦酸鋇的化學結構式為(1-x)LaGaO₃-xBaTiO₃；步驟S20：從鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體上切取大小適中的晶體塊放入激光懸浮爐的噴嘴中，調節(jié)噴嘴中的氣流大小使得晶體塊處于懸浮狀態(tài)，開啟激光懸浮爐的激光發(fā)生開關，通過激光將晶體塊熔化為穩(wěn)定的懸浮液滴；步驟S30：關閉激光發(fā)生開關，使得激光的功率迅速降為零，懸浮液滴凍結為透明鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶。

進一步地，在步驟S10中，溶膠凝膠法包括步驟S111至步驟S120，其中，步驟S111：分別將硝酸鑭、硝酸鎵、檸檬酸溶解于去離子水與冰乙酸的混合液中，將得到的溶液混合、攪拌成透明溶液；步驟S112：將乙酸鋇和鈦酸四丁酯溶解于酒精和冰乙酸混合液當中，攪拌形成透明溶液；步驟S113：將步驟S111和步驟S112中得到的兩種透明溶液混合、攪拌，在室溫靜置形成濕凝膠；步驟S114：將濕凝膠烘干為干凝膠；步驟S115：干凝膠順次經過研碎成粉末；步驟S116：將粉末過篩并將粗大顆粒再次研磨，直至粉末全部通過篩選；步驟S117：將過篩后的粉末放在馬弗爐中進行預燒；步驟S118：在預燒之后的粉末中加入粘結劑后攪拌形成顆粒；步驟S119：將顆粒壓制成塊狀體；步驟S120：將塊狀體放在馬弗爐中進行燒結形成鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體。

進一步地，在步驟S112中，鈦酸四丁酯與冰乙酸的體積比為1：4。

進一步地，在步驟S117中，預燒的溫度為850℃，預燒時間為2小時，步驟S120中，燒結溫度為1200℃，燒結時間為2小時。

進一步地，在步驟S113中，混合、攪拌后得到的溶液中的La³⁺離子、Ga³⁺離子、Ba²⁺離子、Ti⁴⁺離子的摩爾百分比之和為100％。

進一步地，在步驟S10中，固相法包括步驟S121至步驟S128，其中，步驟S121：氧化鑭、氧化鎵、碳酸鋇和二氧化鈦混合后球磨成為混合顆粒；步驟S122：將混合顆粒進行干燥；步驟S123：將干燥后的混合顆粒研碎成粉末；步驟S124：將粉末過篩并將粗大顆粒再次研磨，直至粉末全部通過篩選；步驟S125：將過篩后的粉末放在馬弗爐中進行預燒；步驟S126：在預燒之后的粉末中加入粘結劑后攪拌形成顆粒；步驟S127：將顆粒壓制成塊狀體；步驟S128：將塊狀體放在馬弗爐中進行燒結形成鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體。

進一步地，在步驟S121中，在氧化鑭、氧化鎵、碳酸鋇和二氧化鈦的混合物中加入助磨劑后再進行球磨。

進一步地，在步驟S125中，預燒的溫度為900℃，預燒時間為24小時，在步驟S128中，燒結溫度為1300℃，燒結時間為36小時。

進一步地，在步驟S121中，混合顆粒中的La³⁺離子、Ga³⁺離子、Ba²⁺離子、Ti⁴⁺離子的摩爾百分比之和為100％。

應用本發(fā)明的技術方案，鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體在熔化和快速冷卻凝固的過程中均懸浮在空中，不與任何容器接觸，因而冷卻時不會形成非均質形核，有利于促進鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的形成，能夠使得鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的內部結構保持液態(tài)時的狀態(tài)，進而使得鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶保持良好的電學和力學性能，并且有利于使得液態(tài)熔體在相對低的冷卻速度下就可以獲得大的過冷，有利于非晶的形成特別是非晶形成能力差的材料體系。同時，本發(fā)明采用激光進行鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體的熔化，激光能量高，因而熔化快速，效率高，且熔化和凝固的過程不與其他物體接觸，因而不會引入雜質元素，有利于保持鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的純度。本發(fā)明的鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的制備方法還具有操作方便、實用性強和便于推廣應用的特點。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了本發(fā)明的鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的制備方法的流程圖；

圖2示出了圖1中的溶膠凝膠法制備鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體的流程圖；

圖3示出了圖1中的固相法制備鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體的流程圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

為解決現(xiàn)有技術中鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶制備過程容易形成非均質形核的問題，本發(fā)明提供了一種鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的制備方法。

如圖1所示，一種鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的制備方法包括步驟S10至步驟S30，其中，步驟S10：通過溶膠凝膠法或固相法制備鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體，鎵酸鑭固溶鈦酸鋇的化學結構式為(1-x)LaGaO₃-xBaTiO₃；步驟S20：從鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體上切取大小適中的晶體塊放入激光懸浮爐的噴嘴中，調節(jié)噴嘴中的氣流大小使得晶體塊處于懸浮狀態(tài)，開啟激光懸浮爐的激光發(fā)生開關，通過激光將晶體塊熔化為穩(wěn)定的懸浮液滴；步驟S30：關閉激光發(fā)生開關，使得激光的功率迅速降為零，懸浮液滴凍結為透明鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶。

由于在步驟S20和S30中，鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體在熔化和快速冷卻凝固的過程中懸浮在空中進行，不與任何容器接觸，因而冷卻的過程不會形成非均質形核，有利于促進鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的形成，能夠使得鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的內部結構保持液態(tài)時的狀態(tài)，進而使得鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶保持良好的電學和力學性能，滿足電子器件、催化、高溫燃料電池、陶瓷、襯底材料等方面的需求，并且有利于使得液態(tài)熔體在相對低的冷卻速度下就可以獲得大的過冷，有利于非晶的形成特別是非晶形成能力差的材料體系。同時，本發(fā)明采用激光進行鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體的熔化，激光能量高，因而熔化快速，效率高，且熔化和凝固的過程不與其他物體接觸，因而不會引入雜質元素，有利于保持鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的純度。

優(yōu)選地，在步驟S20和S30中，噴嘴中噴出的氣體的為氧氣，由于鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶中含有氧元素，因而采用氧氣能夠保證在制備的過程中不會在引入其他雜質，保證鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的純凈。

如圖2所示，在步驟S10中，制備鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體的方法之一，溶膠凝膠法包括步驟S111至步驟S120，其中，步驟S111：分別將硝酸鑭、硝酸鎵、檸檬酸溶解于去離子水與冰乙酸的混合液中，將得到的溶液混合、攪拌成透明溶液；步驟S112：將乙酸鋇和鈦酸四丁酯溶解于酒精和冰乙酸混合液當中，攪拌形成透明溶液；步驟S113：將步驟S111和步驟S112中得到的兩種透明溶液混合、攪拌，在室溫靜置形成濕凝膠；步驟S114：將濕凝膠烘干為干凝膠；步驟S115：干凝膠順次經過研碎成粉末；步驟S116：將粉末過篩并將粗大顆粒再次研磨，直至粉末全部通過篩選；步驟S117：將過篩后的粉末放在馬弗爐中進行預燒；步驟S118：在預燒之后的粉末中加入粘結劑后攪拌形成顆粒；步驟S119：將顆粒壓制成塊狀體；步驟S120：將塊狀體放在馬弗爐中進行燒結形成鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體。通過在上述步驟，完成鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體的制備，從而為步驟S20準備好原材料。

具體地，在步驟S112中，鈦酸四丁酯與冰乙酸的體積比為1：4。

優(yōu)選地，在步驟S117中，預燒的溫度為850℃，預燒時間為2小時；在步驟S120中，燒結溫度為1200℃，燒結時間為2小時，從而使得原材料之間充分反應，并使得雜質被完全去除。

優(yōu)選地，在步驟S113中，混合、攪拌后得到的溶液中的La³⁺離子、Ga³⁺離子、Ba²⁺離子、Ti⁴⁺離子的摩爾百分比之和為100％，從而保證經過上述步驟制備得到的鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的化學結構式為(1-x)LaGaO₃-xBaTiO₃。

如圖3所示，在步驟S10中，制備鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體的另一種方法，固相法包括步驟S121至步驟S128，其中，步驟S121：氧化鑭、氧化鎵、碳酸鋇和二氧化鈦混合后球磨成為混合顆粒；步驟S122：將混合顆粒進行干燥；步驟S123：將干燥后的混合顆粒研碎成粉末；步驟S124：將粉末過篩并將粗大顆粒再次研磨，直至粉末全部通過篩選；步驟S125：將過篩后的粉末放在馬弗爐中進行預燒；步驟S126：在預燒之后的粉末中加入粘結劑后攪拌形成顆粒；步驟S127：將顆粒壓制成塊狀體；步驟S128：將塊狀體放在馬弗爐中進行燒結形成鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體。通過在上述步驟，完成鎵酸鑭固溶鈦酸鋇晶體的制備，從而為步驟S20準備好原材料。

優(yōu)選地，在步驟S121中，在氧化鑭、氧化鎵、碳酸鋇和二氧化鈦的混合物中加入助磨劑后再進行球磨，助磨劑有利于提高球磨效率，細化球磨后的顆粒度，減少后續(xù)研磨步驟的工作量。

優(yōu)選地，在步驟S125中，預燒的溫度為900℃，預燒時間為24小時；在步驟S128中，燒結溫度為1300℃，燒結時間為36小時，從而使得原材料之間充分反應，并使得雜質被完全去除。

優(yōu)選地，在步驟S121中，混合顆粒中的La³⁺離子、Ga³⁺離子、Ba²⁺離子、Ti⁴⁺離子的摩爾百分比之和為100％，從而保證經過上述步驟制備得到的鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的化學結構式為(1-x)LaGaO₃-xBaTiO₃。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術效果：

冷卻時不會形成非均質形核，有利于促進鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的形成，能夠使得鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶的內部結構保持液態(tài)時的狀態(tài)，進而使得鎵酸鑭固溶鈦酸鋇非晶保持良好的電學和力學性能，滿足電子器件、催化、高溫燃料電池、陶瓷、襯底材料等方面的需求，并且有利于使得液態(tài)熔體在相對低的冷卻速度下就可以獲得大的過冷，有利于非晶的形成特別是非晶形成能力差的材料體系。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、工作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。