水熱法制備鋯鈦酸鉛基壓電陶瓷粉體的研究.pdf

1、PZT基壓電陶瓷材料已被廣泛應(yīng)用于傳感器、驅(qū)動(dòng)器、換能器等各個(gè)領(lǐng)域。因此，對(duì)高性能PZT基壓電陶瓷的研究具有重要的意義。而陶瓷粉體制備工藝又是其中重要的環(huán)節(jié)，本研究嘗試通過(guò)水熱法合成高性能PZT和PLZT壓電陶瓷粉體，主要研究工作和結(jié)果如下：
　　 （1)利用一步水熱法可以成功合成單相，純凈，立方體形貌且平均顆粒尺寸在1μm的PZT陶瓷粉體，是品質(zhì)非常良好的陶瓷燒結(jié)用原料粉體。堿度對(duì)最終PZT產(chǎn)物A位Pb離子的固溶程度有著重要的

2、影響。堿度越高，A位缺失的Pb離子就越多。但這種缺失是可以通過(guò)在原料中添加過(guò)量的Pb離子來(lái)補(bǔ)償?shù)模瑝A度越高，所需補(bǔ)償?shù)腜b離子就越多，所需添加的Pb離子的過(guò)量程度也就越高。但在特定堿度下不是Pb離子可以無(wú)限過(guò)量的，過(guò)多的Pb離子加入量會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)物中出現(xiàn)第二相。實(shí)驗(yàn)證明，反應(yīng)溫度200℃，反應(yīng)時(shí)間4 h，堿度2M，Pb過(guò)量80%的水熱條件下所得粉體通過(guò)常壓燒結(jié)工藝得到的PZT壓電陶瓷具有最優(yōu)的壓電性能。性能參數(shù)為：d33=225pC/N

3、，kp=44.6%，Qm=305.4。
　　 （2)利用一步水熱法合成PLZT粉體過(guò)程中，原料在反應(yīng)溶液中混合的均勻程度會(huì)影響到最終產(chǎn)物的物相。當(dāng)原料在水熱反應(yīng)前達(dá)到分子或原子級(jí)均勻混合，將非常有利于PLZT晶相的生成。在反應(yīng)溶液中加入適量的表面活性劑CTAB，能夠抑制針狀La(OH)3雜相的出現(xiàn)。在反應(yīng)溫度為200 ℃，反應(yīng)時(shí)間為8 h的水熱條件下，當(dāng)CTAB的添加量為0.05 mol/L時(shí)可以得到單相PLZT陶瓷粉體。

4、>　　 （3)利用共沉淀法輔助水熱合成PLZT粉體的試驗(yàn)中，在反應(yīng)溫度為200℃，反應(yīng)時(shí)間為24h，礦化劑KOH濃度為5M的水熱反應(yīng)條件下，能夠合成PLZT納米球殼結(jié)構(gòu)，球殼直徑大概在4nm左右。礦化劑KOH的濃度對(duì)最終PLZT產(chǎn)物的形貌和成分有重要的影響。當(dāng)?shù)V化劑濃度過(guò)高達(dá)到7M時(shí)，水熱條件下無(wú)定形前驅(qū)體在溶液中的溶解度很高，從而發(fā)生快速形核，形成了大量PLZT晶核。相反，當(dāng)?shù)V化劑濃度較低為2M時(shí)，無(wú)定形固態(tài)顆粒轉(zhuǎn)變形成顆粒狀的PL