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钙钛矿结构电子信息陶瓷材料在微电子学、光电子学和磁存储等领域具有非常广泛和非常潜在应用。并且在制造钙钛矿结构陶瓷材料粉末上已经发明了许多方法:固相反应法、溶胶—凝胶法、共沉淀法还有其他。但是,以上大多数方法都要求高温用于原料的分解和晶化前驱物。而水热合成法是一种在超临界条件下制备新材料的最新方法,此方法制备的陶瓷材料具有结晶颗粒良好,形貌可控,颗粒尺寸分布均匀和纯度相当高等特点,而且对于环境的损害极小并且反应过程在地球生存环境的P-T范围内。所以将水热合成方法与钙钛矿结构的陶瓷材料有机的结合在一起,对于材料科学、电子领域都有着十分重要的意义。
本文旨在利用水热法的低温、高压的特点,结合溶胶凝胶方法的一些特点,通过溶胶凝胶-水热合成方法制备钙钛矿结构的陶瓷材料。通过研究水热温度、KOH矿化剂初始浓度对于样品结构、纯度、微观形貌等方面的影响,不断优化合成条件,成功完成了以下的一些工作:
1.采用溶胶凝胶—水热合成方法在200℃10Mol/L24小时自压力晶化成功制备PLT28纳米粉末的技术。结果表明KOH矿化剂促进了PLT28晶体晶化;并且促进La离子溶入晶格当中,最终导致了晶格结构由四方转化为伪立方结构,促使伪立方结构的钙钛矿结构含量增加,但对于PLT晶体颗粒尺寸并没有产生明显的影响。同时随着温度的上升不仅有利PLT陶瓷材料晶体的生成,而且促进了PLT晶粒的长大,但样品颗粒尺寸大约分布在25nm~30nm之间。
2.通过水热合成方法在220℃10MKOH48h条件下制备出纯钙钛矿相的SBT粉末材料。矿化剂KOH在制备SBT粉末材料,首先是促使产物结晶化,其次,还可以提高反应物中钙钛矿相含量。
3.在应用温和的水热方法合成具有许多潜在应用的磁性材料La0.5A0.5MnO3(A=Sr,Ba)的研究中,在不同温度下反应,表明在200和240℃工作温度下,可以充分制备出纯相的La0.5Sr0.5MnO3andLa0.5Ba0.5MnO3晶体。在200℃下,La0.5Sr0.5MnO3的纳米线已经发现。纳米线的平均宽度和平均长度分别为40nm和4μm。在240℃下,具有立方结构的平均尺寸为3到5μm的La0.5Ba0.5MnO3粉末也]已经制备出来了。这与先前所报道的纳米线形态有着很大的不同。以我们目前所知道的知识,在形成纯晶相的La0.5Sr0.5MnO3和La0.5Ba0.5MnO3的水热温度比其他形成的水热方法温度都要低。