含鈮弛豫鐵電陶瓷的沉淀法制備研究.pdf

1、本論文重點研究了沉淀法合成含鈮復合鈣鈦礦結構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成分和相結構等的主要因素,對粉體和陶瓷的性能進行了表征,并探討了沉淀法制備復合鈣鈦礦化合物的化學條件和影響復合鈣鈦礦化合物形成能力的熱力學條件。主要內容可分為以下幾個部分： 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成功轉化為鈮的前驅物溶液：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)定的鈮的前驅物溶液。不僅為沉淀法制備各種含鈮復合鈣鈦礦化合物提供了必要的技術基礎,而且也為其它含鈮化合物的合成提供了新的技術支持。 2.系統(tǒng)研究了沉淀劑、pH值及煅燒溫度等對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。結果表明：沉淀法制備的粉體表現(xiàn)出良好的燒結活性,在1200℃下燒結得到的Pb(SC1

3、/2Nb1/2)O3陶瓷,相對密度為91.0％,晶粒完整、分布均勻,其最大介電常數(shù)達到30000,與傳統(tǒng)固相法在1350℃燒結的陶瓷性能相近。 3.針對復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聚趨勢,有效地降低了沉淀物的團聚程度：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大的作用,提高了沉淀物的反應活性,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,遠低于傳統(tǒng)的固相氧化物反應法的成相溫度,是目前所見文獻中報道最低的。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,驗證了該方法在復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,對沉淀法制備含鉛和鈮組分的弛豫基鐵電體而言,適當?shù)某恋韯┖统恋項l件,是獲得良好的化學計量比和較低的成相溫度的保證?？紤]配位場中中心離子的能級分裂對化合物穩(wěn)定性的貢獻,將晶體場-配位場理論應用于判斷復合鈣鈦礦化合物的形成穩(wěn)定性,計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離子在八面體場中的配位場穩(wěn)定化能LFSE/△0值。計算結果表明,Pb(Ni1/3Nb2/3)O3和Pb(Fe1/2Nb1/2)