水热法制备钛酸铋钠基纳米粉体及其介电性能的研究

【摘要】：本文采用传统的水热法,以NaNO_3、Bi(NO_3)_3·5H_2O、Ti(OC_4H_9)_4为反应原料,在170℃下反应48h,获得了直径为100nm、长度为4μm的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(NBT)单晶纳米线。利用XRD、SEM和TEM分别对NBT的物相、形貌和微观结构进行了表征。进一步研究了水热反应温度和反应时间对制备NBT纳米线的影响。实验结果表明:在水热反应过程中,反应时间对粉体生长行为有显著的影响,NBT纳米线生长受溶解-再结晶机制控制。由纳米粉体制备的NBT陶瓷表现出典型的弛豫铁电体特征,弥散因子γ高达1.73。 同样采用水热法成功合成了K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(KBT)纳米线,在水热反应过程中采用KOH作为矿化剂。采用XRD和TEM对KBT纳米线进行了表征,结果表明:四方相的KBT纳米线长200nm,直径5nm。将所制备的KBT纳米线在1060℃下烧制成KBT陶瓷,室温下测得KBT陶瓷样品在1KHz频率下的介电常数εr为710,tanδ为0.043,具有典型的弛豫铁电体特征。 研究了改变Ti源,利用水热法合成KBT无铅压电陶瓷粉体。运用XRD分析了KOH浓度以及反应时间对产物物相的影响;利用SEM和TEM观察并分析了粉体的形貌。结果表明:增大碱浓度(4-12M)和延长反应时间都有利于KBT纳米粉体的合成。在220℃,KOH的起始浓度为12M时,水热合成48h得到的纯KBT呈立方结构,晶型规整,晶粒尺寸约为100nm。由水热法制备的粉体在1060℃烧结,获得了介电损耗为0.05的致密压电陶瓷材料。 最后利用水热法,以NaNO_3、KNO_3、Bi(NO_3)_3·5H_2O、Ti(OC_4H_9)_4为反应物, NaOH为矿化剂,在200℃下反应48h成功获得了(Na_(0.82)K_(0.18))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(NKBT)粉体。研究了水热反应时间,温度和碱浓度对合成粉体的影响。采用XRD对合成粉体的物相进行了表征,利用SEM观察了合成粉体颗粒的微观形貌。结果表明:可以通过改变水热合成条件控制粉体形貌。采用水热法制备的NKBT粉体,烧结后得到了均一致密的NKBT陶瓷。