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鋁酸鑭屬于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的ＡＢＯ３化合物，具有介電常數(shù)小，介電損耗低，晶格匹配好，熱膨脹系數(shù)小，化學(xué)穩(wěn)定性好，能隙寬，比表面積大，有一定的活性，熱穩(wěn)定性好，被廣泛的應(yīng)用于催化材料，襯底材料，高溫超導(dǎo)薄膜基片，合成微波介質(zhì)陶瓷材料，高溫燃料電池，微波介電諧振器等方面。目前，用來(lái)制備納米鋁酸鑭的方法很多，其中較常用的有：燃燒合成法，共沉淀法，溶膠凝膠法，醇鹽水解法。在這些方法中燃燒法具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它是利用金屬硝酸鹽和燃燒劑反應(yīng)，在達(dá)到點(diǎn)火溫度后自發(fā)燃燒，實(shí)現(xiàn)原位氧化，隨著燃燒波的推動(dòng)，反應(yīng)物迅速轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K產(chǎn)物，這大大的縮短了實(shí)驗(yàn)周期。而且所得到的產(chǎn)物分布均勻，純度高，產(chǎn)物活性高。
室溫時(shí)，鋁酸鑭屬于三方晶系(對(duì)稱群R3c)，是立方相中AlO6八面體繞一個(gè)三次軸旋轉(zhuǎn)角度ф形成的。當(dāng)溫度升高時(shí)，鋁酸鑭進(jìn)入立方晶系，對(duì)稱群為Pm3m，由于AlO6八面體旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致晶胞體積加倍，以此R3c結(jié)構(gòu)中的零點(diǎn)聲子來(lái)自立方晶胞Brillouin區(qū)中Γ(0，0，0)和R(1/2，1/2，1/2)點(diǎn)的模，這一相變可由Brillouin區(qū)的軟模來(lái)表示。圖1.2和圖1.3為鋁酸鑭結(jié)構(gòu)球棍模型。
鋁酸鑭的制備方法主要有：燃燒合成法、共沉淀法、均勻沉淀法、溶膠凝膠法、醇鹽水解法和液相混合法。鑭、鋁的源材料一般為金屬氧化物、無(wú)機(jī)鹽或醇鹽。
方法1：按不同摩爾配比，分別稱取一定量的Ｌａ（ＮＯ３）３·６Ｈ２Ｏ，Ａｌ（ＮＯ３）３·９Ｈ２Ｏ以及Ｃ６Ｈ１４Ｏ６，將反應(yīng)物置于燒杯中，分別加入１０ｍＬ去離子水溶于其中，用磁力攪拌器分別攪拌成均勻溶液，然后轉(zhuǎn)入同一燒杯，繼續(xù)攪拌至充分混合，緩慢滴加硝酸或氨水調(diào)節(jié)混合溶液的ｐＨ值，所得溶液即為前驅(qū)液。把前驅(qū)液轉(zhuǎn)移到坩堝中，把坩堝放入馬弗爐中加熱，當(dāng)溫度足夠高時(shí)，前驅(qū)液中溶劑逐漸蒸發(fā)，當(dāng)達(dá)到點(diǎn)燃溫度時(shí)，馬弗爐中發(fā)生自蔓延燃燒反應(yīng)，反應(yīng)劇烈并伴隨有大量煙霧生成，燃燒過(guò)程在幾秒鐘內(nèi)結(jié)束，繼續(xù)焙燒，充分反應(yīng)后坩堝中得到蓬松狀粉體。
方法2：一種結(jié)晶度高的納米鋁酸鑭粉體的制備方法，該方法包括下述順序的步驟：
(1)將摩爾質(zhì)量比為1∶1的硝酸鋁與硝酸鑭在50～70℃的純水中充分溶解，再加入絡(luò)合劑和表面活性劑溶解，在溫度為70～100℃條件下不斷攪拌絡(luò)合2～5小時(shí)；其中，所述絡(luò)合劑與硝酸鋁和硝酸鑭摩爾質(zhì)量比為0.5-2.0～0.5-1.0；表面活性劑的用量為硝酸鋁和硝酸鑭氧化物總量的5～15％；
(2)將絡(luò)合好的混合溶液在300～450℃條件下爆炸分解0.5～1.5小時(shí)，制成粉體；
(3)將分解后的粉體在800～1000℃條件下焙燒2～4小時(shí)，即制得鋁酸鑭納米粉體。
鋁酸鑭作為一種新型的稀土材料，在電子器件、催化、高溫燃料電池、陶瓷、污水處理、襯底材料等方面得到了廣泛應(yīng)用。具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鋁酸鑭微粒作為一種新型的稀土微粒材料，在電子器件、催化、高溫燃料電池、陶瓷、污水處理、襯底材料等方面得到了廣泛應(yīng)用。
鋁酸鑭屬于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的ABO3化合物，它具有良好的微波介電性能，并與高溫超導(dǎo)、BST鐵電薄膜等有良好的晶格匹配，因而被廣泛地用作襯底材料。
鋁酸鑭單晶是當(dāng)前最重要的工業(yè)化、大尺寸高溫超導(dǎo)薄膜基片單晶材料。它與YBaCuO等高溫超導(dǎo)材料晶格匹配好，介電常數(shù)較低，微波損耗小，因而適于制作高溫超導(dǎo)微波電子器件，如遠(yuǎn)程通訊中的高溫超導(dǎo)微波濾波器等，有巨大的現(xiàn)實(shí)及潛在的應(yīng)用前景。目前有關(guān)鋁酸鑭單晶和摻質(zhì)鋁酸鑭單晶的光譜性質(zhì)研究，有分別摻Nd3+、Er3+、Eu3+和Ce3+的鋁酸鑭單晶的光譜研究報(bào)道。在硅基上生長(zhǎng)鋁酸鑭薄膜，是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)一。用基于原子層控制異質(zhì)外延技術(shù)，在硅基上實(shí)現(xiàn)了無(wú)界面層外延生長(zhǎng)，制備出高介電常數(shù)的鋁酸鑭薄膜，降低了超薄高介電常數(shù)薄膜漏電流，解決了下一代場(chǎng)效應(yīng)器件的關(guān)鍵技術(shù)之一。
鋁酸鑭有望代替二氧化硅，用來(lái)作為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管器件新的柵介質(zhì)，使半導(dǎo)體工業(yè)在器件尺寸縮小到納米及以下時(shí)，繼續(xù)遵從“摩爾定律”。納米材料在結(jié)構(gòu)、光電和化學(xué)性質(zhì)等方面的誘人特征，引起物理學(xué)家、材料學(xué)家和化學(xué)家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以后，世界各國(guó)對(duì)這種材料給予極大關(guān)注。它所具有的獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識(shí)到它的發(fā)展可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的研究帶來(lái)新的機(jī)遇。采用納米粉體制備的晶體材料與傳統(tǒng)晶體材料相比，具有純度高，晶粒細(xì)，缺陷少等優(yōu)點(diǎn)。
[1] CN201110410336.1一種結(jié)晶度高的納米鋁酸鑭粉體及其制備方法
[2] 燃燒法制備納米鋁酸鑭及其表征
[3] 高性能鋁酸鑭粉體制備