[發明專利]一種復合納米ZnO壓敏陶瓷粉體的制備方法

有效

• 申請號: 201410176563.6
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103951416A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王茂華;馬小玉;江雯
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/626
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及ZnO壓敏陶瓷材料，特指一種復合納米ZnO壓敏陶瓷粉體的制備方法，屬于電子陶瓷制備及應用技術領域。

背景技術

ZnO壓敏陶瓷材料是以ZnO粉料為主體，添加少量多種金屬氧化物改性的多功能復合陶瓷材料，具有表面效應，小尺寸效應，量子尺寸效應等納米效應，以及優異的非線性伏安特性和巨大的脈沖能量吸收能力，納米ZnO被廣泛地應用于電力系統和電子線路中。

ZnO壓敏陶瓷主要采用傳統的高溫固相燒結方法制備，此法一般是按一定比例將ZnO、Bi₂O₃和CoO等金屬氧化物混合球磨，壓制成型，再進行高溫固相反應，最后經打磨，拋光等工序制得產品。但該法的問題在于球磨得到的粉體粒度大、團聚嚴重和形貌不均勻難以制備高質量的納米粉體材料；現代材料科學要求在發展新材料的同時，探索一種方法工藝簡單，成本低廉，低能耗，環境友好的合成路線來合成納米陶瓷粉體具有極其重要的科學和現實意義，所以探索新的制備工藝已成為研究和開發的熱點。

目前制備ZnO壓敏陶瓷材料除了固相法以外，主要采用液相法，液相法主要包括沉淀法，水熱法，溶膠凝膠法，微乳液法等；在這些方法中沉淀法應用最為普遍，因為沉淀法具有便于操作，工藝簡單，適用于大型工業生產等優點；但采用沉淀法合成納米ZnO粉體時通常需要將得到的前驅體轉化為ZnO，該過程一般采用高溫燒結來獲得穩定的納米ZnO粉體，該方法得到的納米ZnO粉體分散性較差，產物產率較低，顆粒大小不均，而且該反應過程需要較高的溫度，能耗較高，增加了生產成本。

因此，目前研究的重點是探討一種新的方法來取代傳統的通過高溫燒結來獲得穩定的納米復合ZnO粉體；本發明主要采用加熱回流法直接合成納米復合ZnO粉體，從而制得高性能的ZnO壓敏陶瓷材料。該方法在實施過程中能耗較低，產物產率較高、物相分散均勻，可以避免因高溫燒結而產生的團聚問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種ZnO壓敏陶瓷材料的制備方法，克服傳統固相法以氧化物為原料制備納米復合ZnO粉體存在的缺點，和解決當前ZnO壓敏陶瓷材料制備大多需通過粉體燒結生成ZnO粉體，工藝復雜，生產成本高，且得到的氧化鋅形貌不均勻，顆粒大小不一的問題，根據加熱回流法來改善ZnO粉體微觀結構，提高ZnO壓敏陶瓷材料的電性能。

本發明所采用的方法涉及到許多因素，如反應物的配比、反應溫度、反應時間以及pH值等。它包括以下步驟：

1、納米復合ZnO粉體的制備

（1）以分析純的Zn(NO₃)₂·6H₂O，Bi(NO₃)₂·5H₂O，Co(NO₃)₂·6H₂O，MnCl₂·4H₂O為原料，分別配置Zn(NO₃)₂、Bi(NO₃)₂、Co(NO₃)₂、MnCl₂水溶液，以摩爾百分含量計算，按照95%的ZnO,3%的Bi₂O₃,1%的CoO，1%的MnO的配比混合，攪拌均勻。

（2）將氨水緩慢加入步驟（1）得到的混合溶液中，調節pH值為8~8.5，得到混合溶液，繼續攪拌至混合均勻。

（3）把步驟(2)所得的沉淀抽濾，并用去離子水和乙醇充分洗滌去除雜質，將得到的前驅體放在水或者乙醇介質中回流2~8h，回流溫度控制在70~80℃。

（4）最后將回流得到的粉體抽濾，并用去離子水和乙醇充分洗滌去除雜質，最后在真空干燥箱中干燥，取出后在瑪瑙研缽中研磨得到納米復合ZnO粉體。.

??所述步驟1中配置的Zn(NO₃)₂、Bi(NO₃)₂、Co(NO₃)₂和MnCl₂水溶液濃度均為0.1mol/L。

??所述步驟2中的氨水濃度為10wt%。

??所述步驟4中的干燥指于70℃下干燥4h。

2、ZnO壓敏陶瓷的制備