一种用于增强钙钛矿结晶度安全的方法
阅读说明：本技术 一种用于增强钙钛矿结晶度安全的方法 (Method for enhancing safety of perovskite crystallinity ) 是由 张正国 刘海 柯义虎 于 2021-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于增强钙钛矿结晶度安全的方法,包括：取等摩尔质量的干燥的钛酸钡粉体与N,N-二甲基乙酰胺,将钛酸钡粉体加入N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中超声、搅拌一定时间,直至呈均匀牛奶状悬浊液；将悬浊液加入取制好的聚酰胺酸溶液,室温搅拌一定时间；将含钛酸钡粒子的聚酰胺酸溶液均匀地涂在干净的玻璃上,用涂膜器刮出一层均匀的膜,放入真空干燥箱中真空干燥,最后将复合膜从载玻片上剥离。在电阻炉中按照一定温度制度进行热处理后,自然冷却,即得聚酰亚胺/钛酸钡复合膜。本发明能够安全有效的提高钙钛矿的结晶度,提高钙钛矿复合膜的产量,大大降低了制备成本,且制备过程较为安全,保障了操作人员的安全。(The invention discloses a method for enhancing the crystallinity safety of perovskite, which comprises the following steps: taking dry barium titanate powder with equal molar mass and N, N-dimethylacetamide, adding the barium titanate powder into N, N-Dimethylacetamide (DMAC), and ultrasonically stirring for a certain time until the barium titanate powder is in a uniform milk-shaped suspension; adding the suspension into the prepared polyamic acid solution, and stirring for a certain time at room temperature; the polyamic acid solution containing barium titanate particles is evenly coated on clean glass, a layer of even film is scraped by a film coater, the film is placed in a vacuum drying box for vacuum drying, and finally the composite film is peeled from a glass slide. And (3) performing heat treatment in a resistance furnace according to a certain temperature system, and naturally cooling to obtain the polyimide/barium titanate composite film. The method can safely and effectively improve the crystallinity of the perovskite, improve the yield of the perovskite composite film, greatly reduce the preparation cost, ensure the safety of operators, and ensure the safety of the preparation process.)
技术领域
本发明涉及钙钛矿复合膜的制备
技术领域
，尤其涉及一种用于增强钙钛矿结晶度安全的方法。背景技术
钙钛矿是指一类陶瓷氧化物，其分子通式为ABO3；此类氧化物最早被发现，是存在于钙钛矿石中的钛酸钙(CaTiO3)化合物，因此而得名，钙钛矿型复合氧化物ABO3是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料，由于这类化合物具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能以及很高的氧化还原、氢解、异构化、电催化等活性，作为一种新型的功能材料，在环境保护和工业催化等领域具有很大的开发潜力。
钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构，尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能，或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域，成为化学、物理和材料等领域的研究热点，钛酸钡(BaTiO3)就是一种典型的钙钛矿结构晶体，而钛酸钡的复合氧化物就是一种工业上较为常见的制备产物。
但是，在现有技术中，对钛酸钡的复合氧化物制备较为困难，导致钛酸钡复合物晶体的产量较低，大量制备常常需要较高的成本，大大阻碍了这类钙钛矿复合氧化物的投入使用，且在制备过程中常常存在一些进行物料碰撞或者需要高压环境，这类制备过程都较为危险，为此，我们提出了一种用于增强钙钛矿结晶度安全的方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，如：传统钙钛矿复合氧化物晶体的制备较为困难，成本较高，且存在一些较为危险的制备过程，而提出的一种用于增强钙钛矿结晶度安全的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于增强钙钛矿结晶度安全的方法，包括以下步骤：
1)取等摩尔质量的干燥的钛酸钡粉体与N,N-二甲基乙酰胺,将钛酸钡粉体加入N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中超声、搅拌一定时间，直至呈均匀牛奶状悬浊液；
2)将悬浊液加入取制好的聚酰胺酸溶液,室温搅拌一定时间；
3)将含钛酸钡粒子的聚酰胺酸溶液均匀地涂在干净的玻璃上，用涂膜器刮出一层均匀的膜；
4)将玻璃放置在水平台上,放入真空干燥箱中真空干燥,最后将复合膜从载玻片上剥离；在电阻炉中按照一定温度制度进行热处理后，自然冷却,即得聚酰亚胺/钛酸钡(PI/BaTiO3)复合膜。
优选地，所述步骤2)中的聚酰胺酸溶液通过将一定量的均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚(ODA)分别研细，干燥，将烘干的4，4一二氨基二苯基醚(ODA)溶于N，N一二甲基乙酰胺中，高速搅拌至无颗粒状物质时，加入均苯四甲酸二酐，室温下搅拌8～12h制备得到。
优选地，所述步骤1)中的N,N-二甲基乙酰胺的纯度在99.9％以上。
优选地，所述均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚研细后放于干燥箱中在100℃左右的温度下烘干1～2h。
优选地，加入均苯四甲酸二酐时为少量多次均匀加入，保持药品干燥，温度控制在0～5℃，大约1～2h加完。
优选地，所述聚酰胺酸溶液需要置于烘箱，将温度调节至80℃保持2h，使溶剂全部挥发；再对烘箱升温，采用阶梯法，分别调节至120℃，160℃，200℃并保持1h，再将温度调节至240℃左右并保持1h亚胺化处理，最后冷却置室温来完成亚胺化处理。
优选地，所述步骤3)中的涂抹方式为旋涂，旋涂速度为3000-4000r/min，旋涂时间为20-30s，旋涂厚度为300-400nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过采用沉淀法仅仅需要加热搅拌等简单的操作，即可完成对钛酸钡复合氧化物晶体的制备，大大降低了制备成本和难度，也不需要使用水热合成法和高能球磨法较为危险的制备方式，大大降低了制备过程中的危险性，提高了操作人员的安全。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
步骤1：取1-1等摩尔质量的干燥的钛酸钡粉体与N,N-二甲基乙酰胺,将钛酸钡粉体加入N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中超声、搅拌7小时，溶液呈均匀牛奶状悬浊液，N,N-二甲基乙酰胺的纯度在99.9％以上；
步骤2：将悬浊液加入取制好的聚酰胺酸溶液,室温搅拌一定时间；聚酰胺酸溶液通过将一定量的均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚(ODA)分别研细，干燥，将烘干的4，4一二氨基二苯基醚(ODA)溶于N，N一二甲基乙酰胺中，高速搅拌至无颗粒状物质时，加入均苯四甲酸二酐，均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚研细后放于干燥箱中在100℃左右的温度下烘干1h，加入均苯四甲酸二酐时为少量多次均匀加入，保持药品干燥，温度控制在5℃，1h加完，室温下搅拌8h制备得到，聚酰胺酸溶液需要置于烘箱，将温度调节至80℃保持2h，使溶剂全部挥发；再对烘箱升温，采用阶梯法，分别调节至120℃，160℃，200℃并保持1h，再将温度调节至240℃左右并保持1h亚胺化处理，最后冷却置室温来完成亚胺化处理；
步骤3：将含钛酸钡粒子的聚酰胺酸溶液均匀地涂在干净的玻璃上，用涂膜器刮出一层均匀的膜，涂抹方式为旋涂，旋涂速度为3000r/min，旋涂时间为20s，旋涂厚度为300nm；
步骤4：将玻璃放置在水平台上,放入真空干燥箱中真空干燥,最后将复合膜从载玻片上剥离。在电阻炉中按照一定温度制度进行热处理后，自然冷却,即得聚酰亚胺/钛酸钡(PI/BaTiO3)复合膜。
实施例2
步骤1：取1-1.5摩尔质量的干燥的钛酸钡粉体与N,N-二甲基乙酰胺,将钛酸钡粉体加入N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中超声、搅拌6小时，溶液呈均匀牛奶状悬浊液，N,N-二甲基乙酰胺的纯度在99.9％以上；
步骤2：将悬浊液加入取制好的聚酰胺酸溶液,室温搅拌一定时间；聚酰胺酸溶液通过将一定量的均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚(ODA)分别研细，干燥，将烘干的4，4一二氨基二苯基醚(ODA)溶于N，N一二甲基乙酰胺中，高速搅拌至无颗粒状物质时，加入均苯四甲酸二酐，均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚研细后放于干燥箱中在100℃左右的温度下烘干1h，加入均苯四甲酸二酐时为少量多次均匀加入，保持药品干燥，温度控制在3℃，1.5h加完，室温下搅拌9h制备得到，聚酰胺酸溶液需要置于烘箱，将温度调节至80℃保持2h，使溶剂全部挥发；再对烘箱升温，采用阶梯法，分别调节至120℃，160℃，200℃并保持1h，再将温度调节至240℃左右并保持1h亚胺化处理，最后冷却置室温来完成亚胺化处理；
步骤3：将含钛酸钡粒子的聚酰胺酸溶液均匀地涂在干净的玻璃上，用涂膜器刮出一层均匀的膜，涂抹方式为旋涂，旋涂速度为3200r/min，旋涂时间为22s，旋涂厚度为320nm；
步骤4：将玻璃放置在水平台上,放入真空干燥箱中真空干燥,最后将复合膜从载玻片上剥离；在电阻炉中按照一定温度制度进行热处理后，自然冷却,即得聚酰亚胺/钛酸钡(PI/BaTiO3)复合膜。
实施例三
步骤1：取1-2摩尔质量的干燥的钛酸钡粉体与N,N-二甲基乙酰胺,将钛酸钡粉体加入N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中超声、搅拌5小时，溶液呈均匀牛奶状悬浊液，N,N-二甲基乙酰胺的纯度在99.9％以上；
步骤2：将悬浊液加入取制好的聚酰胺酸溶液,室温搅拌一定时间；聚酰胺酸溶液通过将一定量的均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚(ODA)分别研细，干燥，将烘干的4，4一二氨基二苯基醚(ODA)溶于N，N一二甲基乙酰胺中，高速搅拌至无颗粒状物质时，加入均苯四甲酸二酐，均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚研细后放于干燥箱中在100℃左右的温度下烘干1h，加入均苯四甲酸二酐时为少量多次均匀加入，保持药品干燥，温度控制在3℃，1.5h加完，室温下搅拌10h制备得到，聚酰胺酸溶液需要置于烘箱，将温度调节至80℃保持2h，使溶剂全部挥发；再对烘箱升温，采用阶梯法，分别调节至120℃，160℃，200℃并保持1h，再将温度调节至240℃左右并保持1h亚胺化处理，最后冷却置室温来完成亚胺化处理；
步骤3：将含钛酸钡粒子的聚酰胺酸溶液均匀地涂在干净的玻璃上，用涂膜器刮出一层均匀的膜，涂抹方式为旋涂，旋涂速度为3500r/min，旋涂时间为26s，旋涂厚度为350nm；
步骤4：将玻璃放置在水平台上,放入真空干燥箱中真空干燥,最后将复合膜从载玻片上剥离；在电阻炉中按照一定温度制度进行热处理后，自然冷却,即得聚酰亚胺/钛酸钡(PI/BaTiO3)复合膜。
实施例四
步骤1：取1-3摩尔质量的干燥的钛酸钡粉体与N,N-二甲基乙酰胺,将钛酸钡粉体加入N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中超声、搅拌3小时，溶液呈均匀牛奶状悬浊液，N,N-二甲基乙酰胺的纯度在99.9％以上；
步骤2：将悬浊液加入取制好的聚酰胺酸溶液,室温搅拌一定时间；聚酰胺酸溶液通过将一定量的均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚(ODA)分别研细，干燥，将烘干的4，4一二氨基二苯基醚(ODA)溶于N，N一二甲基乙酰胺中，高速搅拌至无颗粒状物质时，加入均苯四甲酸二酐，均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚研细后放于干燥箱中在100℃左右的温度下烘干1h，加入均苯四甲酸二酐时为少量多次均匀加入，保持药品干燥，温度控制在3℃，2h加完，室温下搅拌12h制备得到，聚酰胺酸溶液需要置于烘箱，将温度调节至80℃保持2h，使溶剂全部挥发；再对烘箱升温，采用阶梯法，分别调节至120℃，160℃，200℃并保持1h，再将温度调节至240℃左右并保持1h亚胺化处理，最后冷却置室温来完成亚胺化处理；
步骤3：将含钛酸钡粒子的聚酰胺酸溶液均匀地涂在干净的玻璃上，用涂膜器刮出一层均匀的膜，涂抹方式为旋涂，旋涂速度为3600r/min，旋涂时间为20s，旋涂厚度为400nm；
步骤4：将玻璃放置在水平台上,放入真空干燥箱中真空干燥,最后将复合膜从载玻片上剥离；在电阻炉中按照一定温度制度进行热处理后，自然冷却,即得聚酰亚胺/钛酸钡(PI/BaTiO3)复合膜。
实施例五
步骤1：取2-1摩尔质量的干燥的钛酸钡粉体与N,N-二甲基乙酰胺,将钛酸钡粉体加入N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中超声、搅拌9小时，溶液呈均匀牛奶状悬浊液，N,N-二甲基乙酰胺的纯度在99.9％以上；
步骤2：将悬浊液加入取制好的聚酰胺酸溶液,室温搅拌一定时间；聚酰胺酸溶液通过将一定量的均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚(ODA)分别研细，干燥，将烘干的4，4一二氨基二苯基醚(ODA)溶于N，N一二甲基乙酰胺中，高速搅拌至无颗粒状物质时，加入均苯四甲酸二酐，均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚研细后放于干燥箱中在100℃左右的温度下烘干1h，加入均苯四甲酸二酐时为少量多次均匀加入，保持药品干燥，温度控制在5℃，2h加完，室温下搅拌12h制备得到，聚酰胺酸溶液需要置于烘箱，将温度调节至80℃保持2h，使溶剂全部挥发；再对烘箱升温，采用阶梯法，分别调节至120℃，160℃，200℃并保持1h，再将温度调节至240℃左右并保持1h亚胺化处理，最后冷却置室温来完成亚胺化处理；
步骤3：将含钛酸钡粒子的聚酰胺酸溶液均匀地涂在干净的玻璃上，用涂膜器刮出一层均匀的膜，涂抹方式为旋涂，旋涂速度为3900r/min，旋涂时间为28s，旋涂厚度为360nm；
步骤4：将玻璃放置在水平台上,放入真空干燥箱中真空干燥,最后将复合膜从载玻片上剥离；在电阻炉中按照一定温度制度进行热处理后，自然冷却,即得聚酰亚胺/钛酸钡(PI/BaTiO3)复合膜。
实施例六
步骤1：取3-1摩尔质量的干燥的钛酸钡粉体与N,N-二甲基乙酰胺,将钛酸钡粉体加入N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中超声、搅拌10小时，溶液呈均匀牛奶状悬浊液，N,N-二甲基乙酰胺的纯度在99.9％以上；
步骤2：将悬浊液加入取制好的聚酰胺酸溶液,室温搅拌一定时间；聚酰胺酸溶液通过将一定量的均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚(ODA)分别研细，干燥，将烘干的4，4一二氨基二苯基醚(ODA)溶于N，N一二甲基乙酰胺中，高速搅拌至无颗粒状物质时，加入均苯四甲酸二酐，均苯四甲酸二酐(PM—DA)和4，4～二胺基二苯基醚研细后放于干燥箱中在100℃左右的温度下烘干1h，加入均苯四甲酸二酐时为少量多次均匀加入，保持药品干燥，温度控制在5℃，2h加完，室温下搅拌12h制备得到，聚酰胺酸溶液需要置于烘箱，将温度调节至80℃保持2h，使溶剂全部挥发；再对烘箱升温，采用阶梯法，分别调节至120℃，160℃，200℃并保持1h，再将温度调节至240℃左右并保持1h亚胺化处理，最后冷却置室温来完成亚胺化处理；
步骤3：将含钛酸钡粒子的聚酰胺酸溶液均匀地涂在干净的玻璃上，用涂膜器刮出一层均匀的膜，涂抹方式为旋涂，旋涂速度为4000r/min，旋涂时间为30s，旋涂厚度为400nm；
步骤4：将玻璃放置在水平台上,放入真空干燥箱中真空干燥,最后将复合膜从载玻片上剥离；在电阻炉中按照一定温度制度进行热处理后，自然冷却,即得聚酰亚胺/钛酸钡(PI/BaTiO3)复合膜。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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