专利名称：一种水溶性钽羧酸盐配合物的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金属羧酸盐配合物的制备工艺，具体涉及一种水溶性钽羧酸盐配合物的制备工艺。
背景技术：
近年来，钽酸盐系列铁电薄膜材料一直受到研究者的广泛关注。其优良的热释电、压电、铁电性能、电光效应、非线性光学效应及光折射效应使其在压电、热释电器件、激光倍频、电光调制、光记忆和光计算等方面具有潜在的应用前景。可以利用这些性质制作不同的功能器件，并可望通过这些铁电薄膜材料与其它材料的集成和复合，制作集成性器件。而且，钽酸盐系列铁电薄膜材料的制备过程中能够避免PZT(锆钛酸铅)等铁电材料的Pb污染问题，因此，这一优点对于进一步扩展其应用无疑也是非常具有诱惑力的。
目前国内外钽酸盐系铁电薄膜的制备方法大体可分为物理方法和化学方法两大类。物理方法主要有磁控溅射和脉冲激光沉积，物理方法制备薄膜不易引入杂质、污染少，但一般设备投资比较大，且通常要求原材料易于蒸发或溅射，因此存在一定局限性。用于制备钽酸盐系铁电薄膜的化学方法主要是溶胶—凝胶方法(Sol-gel)，该方法制备薄膜的要求没有物理方法那样苛刻和严格，不需昂贵的设备、且能大面积成膜。但用溶胶—凝胶方法制备钽酸盐系铁电薄膜的原材料通常为金属醇盐，如乙醇钽、丁醇钽等，这些原料没有国产试剂，而国外此类醇盐的价格比较昂贵。这主要是由于钽醇盐常规环境下极易水解，因此在制备过程中要求的条件极为苛刻，需要严格的惰性气体保护。因而目前国内钽醇盐大多采用实验室条件制备，其产品纯度和性能不高，这将直接影响到以sol-gel工艺制备的薄膜性能。
近年来，聚合前驱体方法(Polymeric precursor method)或称为Pechini方法，作为一种制备薄膜的工艺越来越受到重视。该方法也是一种湿化学方法。其基本原理是以α-羟基羧酸，如柠檬酸为配位剂，与金属离子配位形成水溶性金属羧酸盐配合物，以乙二醇聚酯化形成稳定的溶胶或凝胶前驱体，经热处理后可获得复合氧化物陶瓷粉体或薄膜材料。该方法具有如下优点(1)以水溶性金属羧酸盐配合物作为新的钽源替代sol-gel工艺中的钽醇盐，合成钽酸盐系铁电薄膜；(2)可从水溶液中制备钽酸盐系铁电薄膜，解决sol-gel方法的金属醇盐极易水解问题，环境污染小；(3)可以达到分子水平的均匀混合，准确控制化学计量比；(4)低的合成温度；(5)工艺简单，无需复杂的设备。
聚合前驱体方法的关键技术之一是使金属离子与羟基羧酸配位形成稳定的金属羧酸盐配合物。目前国内较易获得的钽化合物为氧化物，但氧化钽无法直接溶解于羟基羧酸中，因此，如何以钽氧化物为原料制备相应的金属羧酸盐配合物是以聚合前驱体方法制备钽酸盐系列铁电薄膜急需解决的问题之
发明内容
本发明的目的是提供一种水溶性钽羧酸盐配合物的制备方法，以该方法生产的钽羧酸盐配合物为原料，采用聚合前驱体方法制备钽酸盐系列铁电薄膜时，可以解决sol-gel工艺中钽金属醇盐不易获得、价格昂贵和极易水解的问题。本发明按照如下步骤制备水溶性钽羧酸盐配合物a、将Ta2O5溶解于HF酸中，向溶液中加入草酸盐溶液进行反应；b、然后向溶液中加入氨水得到氢氧化钽沉淀物；c、氢氧化钽沉淀物经陈化、碱洗、水洗、过滤后，将其溶解于羟基羧酸中，形成稳定的钽羧酸盐配合物。本方法生产的钽羧酸盐配合物为水溶性溶液，溶液稳定性好，制备后可存放数月不变性，以该钽羧酸盐配合物为原料，采用聚合物前驱体方法可制备钽酸盐系铁电薄膜。该水溶性金属羧酸盐配合物可作为新的钽源替代sol-gel工艺中的钽醇盐，合成钽酸盐系铁电薄膜；可从水溶液中制备钽酸盐系铁电薄膜，解决sol-gel方法的金属醇盐极易水解问题，环境污染小；可以达到分子水平的均匀混合，准确控制化学计量比；合成温度低，工艺简单，无需复杂的设备。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式按照如下步骤制备水溶性钽羧酸盐配合物a、将Ta2O5溶解于HF酸中，向溶液中加入草酸盐溶液进行反应；b、然后向溶液中加入氨水得到氢氧化钽沉淀物；c、氢氧化钽沉淀物经陈化、碱洗、水洗、过滤后，将其溶解于羟基羧酸中，形成稳定的钽羧酸盐配合物。本实施方式中的羟基羧酸可以为柠檬酸、苹果酸或酒石酸等，草酸盐溶液可以为草酸铵溶液，它也可以用柠檬酸铵溶液代替。
本实施方式中公开了水溶性钽羧酸盐配合物的制备方法，采用该方法制备与钽元素同族的其他水溶性金属羧酸盐配合物也属于本发明的保护范围，如制备水溶性铌羧酸盐配合物。
具体实施例方式
二本实施方式以Nb2O5(纯度＞99.99％)、HF、(NH4)2C2O4、柠檬酸、氨水为原料。将一定量的Nb2O5加入到HF中，80℃水浴加热48～50h，并不断搅拌，使Nb2O5溶解在HF中形成NbOF52-配离子；然后加入新配制的草酸铵水溶液，并保持C2O42-离子过量；向溶液中逐滴地加入氨水形成白色的Nb(OH)5沉淀，所涉及的化学反应为
沉淀经80℃陈化12h后过滤，并用5wt％的氨水洗涤及水洗以除去F-离子；最后将该Nb(OH)5沉淀溶于柠檬酸水溶液中，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。
具体实施例方式
三本实施方式以Nb2O5(纯度＞99.99％)、HF、(NH4)2C2O4、苹果酸或酒石酸、氨水为原料。将一定量的Nb2O5加入到HF中，80℃水浴加热48～50h，并不断搅拌，使Nb2O5溶解在HF中形成NbOF52-配离子；然后加入新配制的草酸铵水溶液，并保持C2O42-离子过量；向溶液中逐滴地加入氨水形成白色的Nb(OH)5沉淀；沉淀经80℃陈化12h后过滤，并用5wt％的氨水洗涤及水洗以除去F-离子；最后将该Nb(OH)5沉淀溶于苹果酸或酒石酸水溶液中，形成淡黄色的Nb-苹果酸或Nb-酒石酸溶液。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。
具体实施例方式
四本实施方式以Ta2O5(纯度＞99.99％)、HF、(NH4)2C2O4、柠檬酸、氨水为原料。将一定量的Ta2O5加入到HF中，80℃水浴加热48～50h，并不断搅拌，使Ta2O5溶解在HF中形成TaOF52-配离子；然后加入新配制的草酸铵水溶液，并保持C2O42-离子过量；向溶液中逐滴地加入氨水形成白色的Ta(OH)5沉淀，所涉及的化学反应为
沉淀经80℃陈化12h后、过滤，并用5wt％的氨水洗涤及水洗以除去F-离子；最后将该Ta(OH)5沉淀溶于柠檬酸水溶液中，形成淡黄色的Ta-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Ta的浓度。
具体实施例方式
五本实施方式以Ta2O5(纯度＞99.99％)、HF、(NH4)2C2O4、苹果酸或酒石酸、氨水为原料。将一定量的Ta2O5加入到HF中，80℃水浴加热48～50h，并不断搅拌，使Ta2O5溶解在HF中形成TaOF52-配离子；然后加入新配制的草酸铵水溶液，并保持C2O42-离子过量；向溶液中逐滴地加入氨水形成白色的Ta(OH)5沉淀；沉淀经80℃陈化12h后过滤，并用5wt％的氨水洗涤及水洗以除去F-离子；最后将该Ta(OH)5沉淀溶于苹果酸或酒石酸水溶液中，形成淡黄色的Ta-苹果酸或酒石酸溶液。采用电感耦合等离子发射光谱(ICP)法测定溶液中金属Ta的浓度。
权利要求
1.一种水溶性钽羧酸盐配合物的制备方法，其特征在于它按照如下步骤制备a、将Ta2O5溶解于HF酸中，向溶液中加入草酸盐溶液进行反应；b、然后向溶液中加入氨水得到氢氧化钽沉淀物；c、氢氧化钽沉淀物经陈化、碱洗、水洗、过滤后，将其溶解于羟基羧酸中，形成稳定的钽羧酸盐配合物。
2.根据权利要求1所述的一种水溶性钽羧酸盐配合物的制备方法，其特征在于所述羟基羧酸为柠檬酸、苹果酸或酒石酸。
3.根据权利要求1所述的一种水溶性钽羧酸盐配合物的制备方法，其特征在于所述草酸盐溶液为草酸铵溶液。
全文摘要
一种水溶性钽羧酸盐配合物的制备方法，它涉及一种金属羧酸盐配合物的制备工艺。为了解决sol－gel工艺中钽金属醇盐不易获得、价格昂贵和极易水解的问题，本发明是这样实现的a.将Ta
文档编号C07F9/00GK1724543SQ200510010080
公开日2006年1月25日 申请日期2005年6月14日 优先权日2005年6月14日
发明者赵九蓬, 张蕾, 权茂华 申请人:哈尔滨工业大学