水熱法制備鈦酸鋇系電子陶瓷及其電學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、該論文在前屆同學(xué)采用溶膠凝膠法制備鈦酸鋇及摻雜鈦酸鋇的基礎(chǔ)上,選擇水熱法進(jìn)行類似的研究工作,力圖進(jìn)一步探索制備工藝和摻雜對(duì)鈦酸鋇陶瓷電學(xué)性質(zhì)的影響,探索和完善水熱條件下鈦酸鋇由立方相向四方相轉(zhuǎn)化的機(jī)理.該文仍然利用交流阻抗譜測試其電學(xué)性質(zhì);用EQUIVCRT軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和解析,主要對(duì)水熱法制備的純相鈦酸鋇陶瓷和摻雜鈦酸鋇陶瓷的晶粒電阻、晶界電阻、介電常數(shù)及介電損耗和頻率、雜質(zhì)含量等的關(guān)系進(jìn)行研究和探討,主要研究內(nèi)容包括:一、鈦酸鋇陶

2、瓷的制備及電學(xué)性質(zhì)1.以鈦酸四丁酯和醋酸鋇為原料,采用水熱法制備鈦酸鋇粉體材料,通過SEM、XRD等手段對(duì)鈦酸鋇粉末進(jìn)行了表征.結(jié)果表明,水熱條件下即可以制備立方相鈦酸鋇,又可以制備四方相鈦酸鋇,產(chǎn)物的平均粒徑可以達(dá)到300nm,產(chǎn)品的分散較好.2.影響鈦酸鋇粒徑和晶型的主要因素包括:水熱溫度、水熱時(shí)間、體系堿度、鋇/鈦摩爾比等.水熱溫度的升高、水熱時(shí)間的延長、體系堿度的提高、鋇/鈦摩爾比的增加,鈦酸鋇的粒徑增大,并且產(chǎn)物中四方相鈦酸鋇

3、的含量增加.3.水熱條件下形成鈦酸鋇的基本堿度條件是pH值為12,堿度小于此很難形成鈦酸鋇.4.當(dāng)水熱溫度低于240℃時(shí),很難形成四方相鈦酸鋇.四方相鈦酸鋇的晶粒普遍大于立方相鈦酸鋇.5.水熱條件下四方相鈦酸鋇即可以由立方相鈦酸鋇轉(zhuǎn)化而來,也可以直接生成.當(dāng)體系溫度和堿度較低時(shí),首先形成立方相鈦酸鋇,但隨時(shí)間延長,有向四方相轉(zhuǎn)化的趨勢,在此情況下,產(chǎn)物中四方相鈦酸鋇主要是由立方相轉(zhuǎn)化而來.6.四方相鈦酸鋇和立方相鈦酸鋇的主要區(qū)別是:立方

4、相鈦酸鋇中的鋇離子處于鈦氧八面體的正中心,而四方相中的鋇離子沿a、b、c軸向發(fā)生了約0.1A的遷移,即鋇離子是偏離八面體中心的.因此,凡是有利于鋇離子遷移的因素均有利于四方相鈦酸鋇的形成.7.電學(xué)性質(zhì)測定表明,在交變電場中,鈦酸鋇陶瓷的介電常數(shù)和介電損耗均隨著頻率的增加而減小.二、稀土摻雜鈦酸鋇的制備和電學(xué)性質(zhì)1.采用水熱法制備了鑭、鈰和鐠三種稀土摻雜鈦酸鋇粉末,摻雜量分別為0.01~0.05％和0.1~0.5％.實(shí)驗(yàn)表明,稀土的摻入有

5、細(xì)化晶粒和增大晶胞參數(shù)的作用,這與溶膠-凝膠法的結(jié)論一致,主要是因?yàn)橄⊥岭x子的摻入為不等價(jià)取代,三價(jià)陽離子進(jìn)入使晶胞發(fā)生畸變?cè)斐傻?2.交流阻抗譜測試了鑭、鈰和鐠(0.01~0.05％和0.1~0.5％)摻雜鈦酸鋇陶瓷,根據(jù)擬合出的最佳等效電路和參數(shù)值,討論了在純鈦酸鋇中摻入三種稀土元素鑭、鈰和鐠時(shí)對(duì)鈦酸鋇陶瓷導(dǎo)電性的影響.結(jié)果表明,當(dāng)稀土元素的摻入量在某一個(gè)范圍a以下(不同稀土元素有不同的范圍,下同)時(shí),可以使鈦酸鋇陶瓷的晶粒電阻得到