[發明專利]一種釓鋇摻雜鎳酸鹽陶瓷及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711093408.8
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN109748584B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 郭旺;黃集權;薛垂兵;鄧種華;劉著光;黃秋風;陳劍;李國京;龔財
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: H01G4/12
• 分類號: H01G4/12;C04B35/50;C04B35/622;C04B35/638
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;謝怡婷

本發明公開了一種釓鋇摻雜鎳酸鹽陶瓷及其制備方法和應用；所述釓鋇摻雜鎳酸鹽陶瓷的化學式為Gd_2?xBa_xNiO₄，其中，0.1≤x≤0.6；所述釓鋇摻雜鎳酸鹽陶瓷的制備方法包括如下步驟：(1)將釓源、鋇源和鎳源原料與氧化鋁球和無水乙醇混合，進行球磨，得到粉體；(2)將步驟(1)得到的粉體過篩，進行焙燒；(3)向步驟(2)焙燒后得到的粉體中加入聚乙烯醇(PVA)水溶液，研磨造粒，過篩，壓制成陶瓷胚體，排膠，得到排膠后的陶瓷胚體；(4)將步驟(3)得到的陶瓷胚體進行燒結，得到釓鋇摻雜鎳酸鹽陶瓷。所述操作方便，合成工藝簡單，制備成本低；所述釓鋇摻雜鎳酸鹽陶瓷可用作電介質陶瓷，例如用作電容器(如儲能電容器)材料使用。

技術領域

本發明涉及介電陶瓷材料技術領域，尤其涉及一種釓鋇摻雜鎳酸鹽陶瓷及其制備方法和應用。

背景技術

一般認為具有A₂BO₄(例如K₂NiF₄)結構的類鈣鈦礦復合氧化物是由鈣鈦礦層(ABO₃)和鹽巖層(AO)通過摩爾比1:1的比例相互交替疊合而形成的化合物，其中，較小的B位離子具有六配位[BO₆]結構，一般被過渡金屬離子占據，是鈣鈦礦的骨架；較大的A位離子具有九配位[AO₉]結構，通常被堿土、稀土(Ln)離子所占據。由于鹽巖層(AO)的插入，使得A₂BO₄結構的類鈣鈦礦復合氧化物有更廣泛的變化空間。同時也會使得原來的鈣鈦礦層(ABO₃)中六配位[BO₆]八面體結構發生晶格畸變，對A₂BO₄結構可以起到穩定作用。但是目前現有技術中已知能夠形成具有穩定結構的類鈣鈦礦復合氧化物的A、B離子很少，通常只有堿土、稀土及Tl、Bi、Pb等離子適合作為A位離子；過渡金屬離子適合作為B位離子，較常見的包括Ni、Cu和Co等離子。

隨著電子信息技術的高速發展，電子元件的小型化，微型化及高穩定性成為現代信息領域的重要研究課題。電介質材料是儲能電容器的關鍵材料，其中陶瓷電介質由于介電常數高、老化速度慢、機械強度高、使用范圍廣和可以在復雜環境下使用而受到了越來越多的關注，其典型代表是鎳酸鹽陶瓷。

儲能元件的小型化和輕量化對電介質陶瓷的儲能密度提出了越來越高的要求。因此，如何提高電介質陶瓷的介電擊穿強度以提高電介質陶瓷的儲能密度是制備高儲能電容器的關鍵。

發明內容

為了改善現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種釓鋇摻雜鎳酸鹽陶瓷，其化學式為Gd_2-xBa_xNiO₄，其中，0.1≤x≤0.6。

根據本發明所述的陶瓷，例如，x的實例可以為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或0.6。

根據本發明所述的陶瓷，粒徑尺寸為1～15μm，優選為2～8μm，如3μm、5μm。

優選地，所述陶瓷具有基本上如圖2所示的X射線衍射圖中的一種或多種。

優選地，所述陶瓷具有基本上如圖3所示的掃描電鏡圖中的一種或多種。

本發明還提供了上述釓鋇摻雜鎳酸鹽陶瓷的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)將釓源、鋇源和鎳源原料與氧化鋁球和無水乙醇混合，進行球磨，得到粉體；

(2)將步驟(1)得到的粉體過篩，進行焙燒；

(3)向步驟(2)焙燒后得到的粉體中加入聚乙烯醇(PVA)水溶液，研磨造粒，過篩，壓制成陶瓷胚體，排膠，得到排膠后的陶瓷胚體；

(4)將步驟(3)得到的排膠后的陶瓷胚體進行燒結，得到釓鋇摻雜鎳酸鹽陶瓷。