含鈮弛豫鐵電陶瓷的沉淀法制備研究.pdf

1、本論文重點(diǎn)研究了沉淀法合成含鈮復(fù)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)Pb(BxNb1-x)O3(B=Sc,Mg,Ni,Fe)系列弛豫鐵電體,深入研究了影響粉體化學(xué)成分和相結(jié)構(gòu)等的主要因素,對(duì)粉體和陶瓷的性能進(jìn)行了表征,并探討了沉淀法制備復(fù)合鈣鈦礦化合物的化學(xué)條件和影響復(fù)合鈣鈦礦化合物形成能力的熱力學(xué)條件。主要內(nèi)容可分為以下幾個(gè)部分： 1.鑒于鈮醇鹽昂貴等問題,提出了一條可行的工藝路線把Nb2O5成功轉(zhuǎn)化為鈮的前驅(qū)物溶液：在360℃的低溫下煅燒Nb2O5

2、和KOH的混合物,并通過二步螯合過程獲得澄清穩(wěn)定的鈮的前驅(qū)物溶液。不僅為沉淀法制備各種含鈮復(fù)合鈣鈦礦化合物提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ),而且也為其它含鈮化合物的合成提供了新的技術(shù)支持。 2.系統(tǒng)研究了沉淀劑、pH值及煅燒溫度等對(duì)含鈮弛豫鐵電體粉體的影響,確定了沉淀法制備含鈮弛豫鐵電體Pb(BxNb1-x)O3(B=Sc,Mg,Ni,Fe)粉體的工藝路線。結(jié)果表明：沉淀法制備的粉體表現(xiàn)出良好的燒結(jié)活性,在1200℃下燒結(jié)得到的Pb(SC1

3、/2Nb1/2)O3陶瓷,相對(duì)密度為91.0％,晶粒完整、分布均勻,其最大介電常數(shù)達(dá)到30000,與傳統(tǒng)固相法在1350℃燒結(jié)的陶瓷性能相近。 3.針對(duì)復(fù)合鈣鈦礦化合物的合成溫度較高的問題,發(fā)展了表面活性修飾的沉淀法,獲得了三元系復(fù)合鈣鈦礦Pb(Sc1/2Nb1/2)O3納米粉體,顆粒尺寸在80 nm左右、分散程度良好。在此方法中,引入表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨,顯著減小了沉淀物的團(tuán)聚趨勢(shì),有效地降低了沉淀物的團(tuán)聚程度：引入

4、沉淀劑四甲基氫氧化銨,起到阻止沉淀顆粒的熟化長(zhǎng)大的作用,提高了沉淀物的反應(yīng)活性,降低了鈣鈦礦相形成的活化能。采用這種表面活性修飾的沉淀法,700℃下獲得了純鈣鈦礦相的納米粉體,遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的固相氧化物反應(yīng)法的成相溫度,是目前所見文獻(xiàn)中報(bào)道最低的。采用表面活性修飾的沉淀法,成功地合成了Pb(Fe1/2Nb1/2)O3納米粉體,驗(yàn)證了該方法在復(fù)合鈣鈦礦弛豫鐵電體粉體制備方面的有效性。 4.探討了沉淀法制備含鈮鈣鈦礦弛豫鐵電體的條件。研

5、究表明,對(duì)沉淀法制備含鉛和鈮組分的弛豫基鐵電體而言,適當(dāng)?shù)某恋韯┖统恋項(xiàng)l件,是獲得良好的化學(xué)計(jì)量比和較低的成相溫度的保證?？紤]配位場(chǎng)中中心離子的能級(jí)分裂對(duì)化合物穩(wěn)定性的貢獻(xiàn),將晶體場(chǎng)-配位場(chǎng)理論應(yīng)用于判斷復(fù)合鈣鈦礦化合物的形成穩(wěn)定性,計(jì)算了弛豫基鈣鈦礦化合物Pb(BxNb1-x)O3中具有不同外層d軌道電子數(shù)的B離子在八面體場(chǎng)中的配位場(chǎng)穩(wěn)定化能LFSE/△0值。計(jì)算結(jié)果表明,Pb(Ni1/3Nb2/3)O3和Pb(Fe1/2Nb1/2)