燃燒法制備鈦酸鎂電子陶瓷.pdf

1、Mg2TiO4具有低介電常數(shù)、介電損耗和優(yōu)良的微波介電性能，但目前對(duì)于Mg2TiO4作為電子陶瓷的研究仍然很少，對(duì)其發(fā)光性能的研究尚未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。 本論文以鈦酸四丁酯和硝酸鎂為原料，分別以檸檬酸和尿素為燃料，低溫燃燒法合成了Mg2TiO4粉體并研究了采用燃燒法合成制備鈦酸鎂Mg2TiO4電子陶瓷粉體材料的工藝條件，并通過XRD、SEM分別對(duì)合成樣品的物相組成、結(jié)構(gòu)、顆粒大小、形貌等微觀特征進(jìn)行了表征和分析；研究了摻雜稀土離子

2、的種類及其摻雜量、燃料種類、煅燒溫度、保溫時(shí)間、乙二醇和檸檬酸用量對(duì)其性能的影響，并采用熒光光度計(jì)對(duì)粉體的發(fā)光性能進(jìn)行了表征和初步探討。 XRD衍射圖分析表明：燃料種類對(duì)物相組成的影響最大。以尿素為燃料合成的樣品純度高，物相組成為純的Mg2TiO4（PCPDF卡號(hào)為02-1157）；以檸檬酸為燃料合成的樣品為Mg2TiO4，含有少量的MgTiO3和MgO。煅燒溫度、保溫時(shí)間同樣影響樣品的物相，以檸檬酸為燃料時(shí)，隨煅燒溫度的升高和

3、保溫時(shí)間的增加，Mg2TiO4的衍射峰變得尖銳而且強(qiáng)度增強(qiáng)，影響較為明顯；以尿素為燃料時(shí)，Mg2TiO4的衍射峰隨溫度升高的變化較明顯，但是隨保溫時(shí)間增加的變化影響不大?？梢?，適當(dāng)提高溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間都有利于合成較純的Mg2TiO4。 SEM照片顯示，燃料種類對(duì)樣品的微觀形貌影響較大。尿素為燃料時(shí)，樣品的微觀形貌為球團(tuán)狀，檸檬酸為燃料時(shí)，樣品的微觀形貌為片狀。 FL光譜分析結(jié)果表明，Mg2TiO4的激發(fā)光譜為峰值位于3

4、38nm的寬帶譜,其發(fā)射峰位于400nm和661nm，為Mg2TiO4的本征發(fā)射，其中400nm為Mg2TiO4的主發(fā)射峰，位于紫光區(qū)，661nm為次發(fā)射峰，位于紅光區(qū)，因此發(fā)光顏色為紫紅色。摻雜稀土離子的種類及其摻雜量、燃料種類、煅燒溫度、保溫時(shí)間、乙二醇的量、檸檬酸的量對(duì)Mg2TiO4的發(fā)光性能都有影響。稀土離子的摻入有助于提高鈦酸鎂的發(fā)光性能，摻Dy3+和Nd3+的發(fā)光效果最好，摻Dy3+、Nd3+、Tb3+對(duì)400nm處的紫光發(fā)

5、射有利，摻Pr3+則有利于661nm處的紅光發(fā)射；以尿素為燃料合成樣品的發(fā)光亮度和強(qiáng)度強(qiáng)于檸檬酸體系合成的樣品；煅燒溫度、保溫時(shí)間、摻雜濃度影響樣品的發(fā)光性能，隨煅燒溫度提高、保溫時(shí)間和摻雜濃度的增加，發(fā)光亮度提高，但并非煅燒溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，摻雜濃度越大，樣品的發(fā)光性能就越好。猝滅濃度0.05moL％,合適的保溫時(shí)間20min。結(jié)果表明，燃燒法合成鈦酸鎂Mg2TiO4電子陶瓷粉體材料的較佳工藝條件為：尿素為燃料，尿素:[Mg+T

6、i]=1.5:1，乙二醇:尿素=4:1，摻入稀土離子的量為0.05moL％，煅燒溫度為900℃，保溫時(shí)間為20min。 對(duì)Mg2TiO4的合成制備技術(shù)、性能以及用途的研究還屬于一個(gè)新的領(lǐng)域，本研究對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展以及新產(chǎn)品的開發(fā)，以及利用我國(guó)豐富的鈦和鎂資源，發(fā)展新產(chǎn)業(yè)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，我國(guó)鈦和鎂的礦產(chǎn)資源非常豐富，有著發(fā)展鈦和鎂金屬材料、無機(jī)非金屬材料如鈦酸鎂電子陶瓷材料、熒光材料、光學(xué)功能材料等新型鈦鎂材料的資源