水热合成钛酸盐粉体的掺杂改性研究及在线热分析系统的设计

【摘要】：钛酸盐包括钛酸钡,钛酸铋等以及其各自掺杂系列是目前颇为流行的电子陶瓷材料。钛酸钡(BaTiO_3)是性能优异的强介电和铁电材料,被广泛应用于制造热敏电阻器、多层陶瓷电容器、电光器件和DRAM器件。钛酸铋(Bi_4Ti_3O_(12))具有优良的铁电、电光特性,自发极化强度大,居里温度高,矫顽电场小,抗疲劳性能好,在现代微电子、微电机系统、存储器等方面有着广泛的应用前景。通过掺杂特定元素对钛酸盐材料进行改性可满足不同用途所需的温度特性、介电常数和频率特性等。总之,随着电子元件的飞速发展,钛酸盐粉体在航天、火箭、电力、视频设备等方面的应用越来越普遍。 目前,钛酸盐粉体的制备方法有:固相法、熔融法、高能球磨法、共沉淀法、溶胶凝胶法和水热法。其中水热法制成的纳米粉体纯度高,粒度分布窄,团聚程度轻,晶粒组分和形态可控,反应活性好,有利于掺杂,是陶瓷粉体理想的合成方法。 本课题采用水热法以BaCl_2·2H_2O、Bi(NO_3)_3·5H_2O、TiCl_4为前驱物源,MgCl_2·6H_2O、Dy2O_3、La(NO_3)_3·6H_2O为添加剂,NaOH、KOH为矿化剂,分别制备了掺Mg、Dy的BaTiO_3和掺La的Bi_4Ti_3O_(12)粉体,利用XRD、AES、TEM和SEM等手段对所得粉体的晶相组成、晶粒度、晶粒形貌等进行了分析,并且测试了相应瓷体的介电常数和击穿场强等电性能。讨论了水热反应温度、反应时间、矿化剂浓度、掺杂量对晶相组成、微观结构、晶粒度和电