专利名称：柠檬酸凝胶方法低温制备铌酸锂纳米粉体的制作方法铌酸锂是一种重要的铁电材料，它拥有优良的压电、电光、声光、热电、光折变和非线性光学性质等一系列特殊性质，由于这些特性，铌酸锂目前已被广泛应用于光导、光调制器、光开关、非挥发存储器、声表面波和二次谐波发生器等器件。对于LiNbO3多晶陶瓷粉体，多采用溶胶-凝胶工艺和固相反应法制备，但上述方法均有其各自的局限性，如sol-gel方法存在如下缺点(1)所用原料通常为金属醇盐，如乙醇铌、丁醇铌、丁醇锂等，这些原料没有国产商品，进口试剂价格昂贵，如英国著名的生产金属醇盐的Inorgtech公司生产的五乙醇铌的价格为1300英镑/L。(2)原料金属醇盐在空气中极易水解，因此在制备过程中要求的条件极为苛刻，除了要求在非水体系中制备粉体外，还需要严格的惰性气体，如氮气等保护。(3)由于使用大量有机溶剂，易造成环境污染。而固相反应法反应物混合不均匀；所得产物化学计量比不准确；煅烧温度较高(1000℃)，粉体烧结活性低。
本发明采用柠檬酸凝胶方法低温制备铌酸锂纳米粉体，解决了sol-gel工艺中金属醇盐不易获得、价格昂贵和极易水解的问题，该方法还可克服固相反应法煅烧温度高、粉体烧结活性差的问题。本发明按照下述步骤进行a、将Nb2O5在70～90℃下溶解于HF中，然后向其中加入过量的草酸铵溶液，充分混合后，向溶液中滴加氨水形成白色的Nb(OH)5沉淀物，该沉淀物在70～90℃下陈化10～14小时，经过滤、洗涤后，溶解于柠檬酸水溶液中，形成淡黄色的Nb-柠檬酸溶液；b、按照摩尔比为Nb5+∶Li+＝1∶1的比例将碳酸锂加入到Nb-柠檬酸溶液中，搅拌使其充分溶解；c、向溶液中加入过量的柠檬酸溶液，使金属离子与柠檬酸的摩尔比为1∶(1.5～3)；d、然后将乙二醇加入上述溶液中，乙二醇和柠檬酸的摩尔比为(1～2)∶1，搅拌均匀后形成铌酸锂前驱体溶液；e、将该溶液在60～100℃下加热20～30h，得到粘稠的凝胶状固体；f、最后将该凝胶在600～800℃下煅烧2～3h，得到纳米LiNbO3粉体。本发明以Nb2O5为初始原料，合成一种新的铌源，可以在水溶液中制备LiNbO3粉体，且煅烧温度低，易获得高烧结活性的纳米粉体，这对于简化制备工艺、降低成本、减小环境污染、制备纳米级高烧结活性LiNbO3粉体具有重要意义。本发明的柠檬酸凝胶法是以柠檬酸为螯合剂，与金属离子配位形成水溶性金属羧酸盐配合物，通过乙二醇聚合，得到前驱体凝胶，凝胶经高温下煅烧即可得到陶瓷粉体。该方法具有如下优点(1)采用易获得的Nb2O5为初始原料，制备出铌的柠檬酸配合物，并以此作为新的铌源替代sol-gel工艺中的铌醇盐，合成LiNbO3粉体；(2)可从水溶液中制备LiNbO3粉体，解决sol-gel方法的金属醇盐易水解的问题，环境污染小；(3)可以达到分子水平的均匀混合，并准确控制化学计量比；(4)低的合成温度(600℃)、粉体烧结活性好，所得粉体粒度为纳米级；(5)工艺简单，无需复杂的设备。图1为在600℃下煅烧2h后所得的LiNbO3粉体的TEM图，图2为600℃下煅烧2h后所得LiNbO3粉体的XRD图谱。一本实施方式是这样实现的a、将Nb2O5在70～90℃下溶解于HF中，然后向其中加入过量的草酸铵溶液，充分混合后，向溶液中滴加氨水形成白色的Nb(OH)5沉淀物，该沉淀物在70～90℃下陈化10～14小时，经过滤、洗涤后，溶解于柠檬酸水溶液中，形成淡黄色的Nb-柠檬酸溶液；b、按照摩尔比为Nb5+∶Li+＝1∶1的比例将碳酸锂加入到Nb-柠檬酸溶液中，搅拌使其充分溶解；c、向溶液中加入过量的柠檬酸溶液，使金属离子与柠檬酸的摩尔比为1∶(1.5～3)；d、然后将乙二醇加入上述溶液中，乙二醇和柠檬酸的摩尔比为(1～2)∶1，搅拌均匀后形成铌酸锂前驱体溶液；e、将该溶液在60～100℃下加热20～30h，得到粘稠的凝胶状固体；f、最后将该凝胶在600～800℃下煅烧2～3h，得到纳米LiNbO3粉体。

二本实施方式是这样实现的a、将Nb2O5在80℃下溶解于HF中，然后向其中加入过量的草酸铵溶液，充分混合后，向溶液中滴加氨水形成白色的Nb(OH)5沉淀物，该沉淀物在80℃下陈化12小时，经过滤、洗涤后，溶解于柠檬酸水溶液中，形成淡黄色的Nb-柠檬酸溶液，采用电感耦合等离子发射光谱(ICP)法测定溶液中金属Nb的浓度；b、取Nb-柠檬酸溶液(含Nb5+0.5mol)，将0.1mol的碳酸锂加入Nb-柠檬酸溶液中，搅拌使其充分溶解；c、向溶液中加入过量的柠檬酸溶液，使金属离子与柠檬酸的摩尔比为1∶3；d、然后将乙二醇加入上述溶液中，乙二醇和柠檬酸的摩尔比为1.8∶1，搅拌均匀后形成铌酸锂前驱体溶液；e、将该溶液在80℃下加热24h，得到粘稠的凝胶状固体；f、最后将该凝胶在600℃下煅烧2h，得到纳米LiNbO3粉体。从图1可见，所得粉体的平均粒径为30～50nm，形状为球形。从图2可见，衍射峰为单一LiNbO3相。


柠檬酸凝胶方法低温制备铌酸锂纳米粉体，它涉及一种铌酸锂的制备方法。本发明按照下述步骤进行a.将Nb