溶胶-水热法制备钛酸钡陶瓷粉体及性能研究

摘要

本实验利用溶胶-水热法成功制备出了钛酸钡(BT)纳米颗粒。证明碱度是影响颗粒尺寸的主要因素。通过对比直接水热法和旋转水热法对产物的影响，证明了旋转水热法制备的BT粉体结晶性大大优于直接水热法，能有效地促进产物结晶和分散。在1.0M碱度时，通过旋转水热过程制备的BT粉体均匀分散无团聚，颗粒尺寸在80nm左右。
　　水热反应200℃、16小时成功合成了单分散的钙钛矿型BT晶体。制备的BT粉体在碱度低于0.5M时为立方相结构，在更高的碱度下为四方相结构。内部晶格缺陷的减少可能是造成立方相向四方相转变的原因。随着碱度的增加，BT粒子的形貌由小的不规则的形状到圆形或者矩形转变。并且阐述了一个所谓的形成机制，也就是，提高碱度，即提高了Ba/Ti摩尔比，造成吸附在纳米晶体表面上的杂质减少，促进了纳米格子按照相同的晶轴排列。利用本实验的方法可以用来制造可调控形貌和晶体形式的BT粉体，并可延伸到制备其它功能材料中。
　　另外，研究了水热温度、时间及溶剂对产物的影响。反应时间和温度强烈影响 BT产物的物相和形貌。随着温度的升高，产物的颗粒尺寸增加。随着反应时间的增加，产物四方相含量增加，单个粒子由团聚体转变成为完美的单晶。IPA作为有机溶剂，随着其含量增加，产物结晶性增加，形貌也发生明显的变化，在50％时产物多为棒状结构。
　　最后，采用溶胶-水热法制备的粉体烧结钛酸钡陶瓷并研究其微观性能的控制因素。研究了不同烧结温度及对粉体500℃退火处理对钛酸钡陶瓷的微观结构及性能的影响。随着烧结温度的提高，致密化增加，钛酸钡陶瓷性能有所提高；1300℃烧结的钛酸钡陶瓷具有最高的介电常数2487，较小的介电损耗0.013；采用退火处理过得的钛酸钡粉体烧结的陶瓷相比于未经退火处理烧结的钛酸钡陶瓷，介电常数有所提高。

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图表清单

第一章 绪论

1.1 压电铁电材料概述

1.2 BT的性质与应用

1.3 BT制备方法及研究现状

1.4 课题研究内容和意义

第二章 溶胶-水热法制备钛酸钡粉体

2.1引言

2.2实验原料及设备

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 反应条件对制备钛酸钡粉体的影响

3.1 引言

3.2 碱度对BT粉体的影响

3.3 反应温度对BT粉体的影响

3.4 反应时间对BT粉体的影响

3.5 溶剂对BT粉体的影响

3.6 本章小结

第四章 钛酸钡陶瓷的制备与性能测试

4.1 引言

4.2陶瓷样品的制备

4.3陶瓷样品的性能测试

4.4 钛酸钡陶瓷测试结果分析

4.5 退火处理对钛酸钡粉体烧结性能及陶瓷性能的影响

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文