论文部分内容阅读
四方相钛酸钡具有高的介电常数,低介电损耗,可广泛应用于电子陶瓷领域,因此制备高含量四方相钛酸钡粉体显得更加重要。衡量钛酸钡粉体的重要指标有晶体结构,钛酸钡的c/a,分散性,粒径大小及晶粒形貌。本论文以Ba(OH)2·8H2O、Ti(OC4H9)4为原料,采用水热法合成四方相钛酸钡粉体,研究溶剂中醇种类(乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇及1,4-丁二醇)、醇含量、原料摩尔比、反应时间、反应温度、原料浓度、钛源及洗涤过程等因素对四方相钛酸钡合成的影响,通过XRD、DSC、TEM、SEM、IR及激光纳米粒度仪对粉体进行表征,阐明制备高含量的四方相钛酸钡粉体的工艺条件,在此基础上掺杂稀土La,分析La含量对钛酸钡介电性能的影响。结果表明,以醇/水混合溶剂作为分散介质制备钛酸钡时,溶剂种类对钛酸钡晶相具有显著影响,碳链越长越不利于四方相钛酸钡的合成,使钛酸钡的c/a减小,相同条件下以乙二醇/水作为混合溶剂合成的粉体中含较多杂质,采用乙醇/水混合溶剂作为分散介质时,更加有利于合成高含量四方相钛酸钡粉体,四方相含量高达73%;随溶剂中乙醇含量的增加,钛酸钡的c/a值先增大后减小,当加入50%乙醇时,合成钛酸钡的c/a值最大,可达1.0074,四方相含量为52%;增加原料(Ba(OH)2·8H2O和Ti(OC4H9)4)摩尔比,延长反应时间,升高反应温度,均可促进粉体由立方相向四方相转变;随原料(Ba(OH)2·8H2O和Ti(OC4H9)4)浓度的增加,使钛酸钡粒径降低,c/a值变小;以二氧化钛为钛源合成钛酸钡的c/a值大,四方相含量高,但杂质多,而以钛酸四丁酯钛源能合成高纯钛酸钡粉体;加热钛醇混合溶液有利于合成四方相钛酸钡粉体;对钛酸钡进行醇洗加热,去除OH-,合成的钛酸钡具有高c/a值,可达1.0093,四方相含量可达86%。综合实验结果得到最佳反应条件是以Ba(OH)2·8H2O、Ti(OC4H9)4为原料,固定钡钛摩尔比为2.0,在乙醇/水的混合溶剂中,其中乙醇含量占50%,经钛醇混合溶液加热,在180℃下反应120h,对钛酸钡浆料进行醇洗加热制备出钛酸钡中四方相高达86%。合成的钛酸钡粉体在800℃、900℃、950℃、1000℃下热处理,使钛酸钡的c/a减小,说明热处理促使钛酸钡晶相发生转变,不利于四方相钛酸钡的合成。以自制高含量四方相钛酸钡粉体作为基体,稀土La为改性剂,发现掺杂La并不改变钛酸钡的主晶相结构,随La含量增加,钛酸钡晶胞体积减小;掺杂La量小于0.3%时,钛酸钡介电常数大大提高;La含量为0.3%时,吸水率及显气孔率最低;掺杂La有效抑制钛酸钡烧结过程中晶粒异常长大现象。将掺杂La的钛酸钡粉体经950℃预烧,与未预烧粉体相比较,使钛酸钡的介电常数降低,介电损耗升高。