[發明專利]一種摻鎂鈦酸鍶陶瓷粉體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811209941.0
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109180179B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 高淑娟;王炎;李林枝
• 申請（專利權）人: 呂梁學院
• 主分類號: C04B35/47
• 分類號: C04B35/47;C04B35/626
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發明屬于陶瓷粉體材料制備技術領域，本發明涉及一種摻鎂鈦酸鍶陶瓷粉體及其制備方法和應用。以四氯化鈦為鈦源、氫氧化鈉為礦化劑、稀鹽酸為水解抑制劑，在一定溫度、時間、水熱條件下反應得到摻鎂鈦酸鍶的粉體，通過FT?IR分析產物不含有其他雜質，為純物質。并通過XRD，ICP，SEM，TEM，CA，分別對最終產物摻鎂鈦酸鍶的內部結構和表面進行了探討。結果表明，反應溫度、反應時間為、NaOH濃度的控制，以及丙三醇添加量，得到的摻鎂鈦酸鍶晶相較好，晶粒具有近似釋迦果形狀，粒徑分布在2.0μm。通過改變條件獲得球形摻鎂鈦酸鍶，同時比較了二者的介電性能發現釋迦果狀摻鎂鈦酸鍶具有較好的介電響應性。

技術領域

本發明屬于陶瓷粉體材料制備技術領域，具體涉及一種摻鎂鈦酸鍶陶瓷粉體及其制備方法和應用。

背景技術

鈦酸鍶(SrTiO₃，簡寫為STO)是一種重要的基礎電子陶瓷材料，它具有高介電常數，鐵電性，壓電性以及正溫度系數等優異的性能，因此在很多領域都有廣泛的應用。但是其本身也存在著一些缺陷：介電損失，溫度系數大，居里溫度偏高，但是，如果我們在鈦酸鍶里摻雜一些元素，進行摻雜改性成為無機非金屬功能材料的基體和主晶相，這將大大改變材料的性能，使它的各項性能都得到了明顯的改善。因此，摻雜鈦酸鍶的制備方法得到了廣泛的關注，通過對鈦酸鍶ABO₃型鈣鈦礦進行A位或B位的離子取代，可以達到調節鈦酸鍶性能的目的。摻雜是對鈦酸鍶陶瓷進行改性研究的重要手段。對于取代的原子來說，到底是取代A位還是取代B位，這就要根據容忍因子和電中性原理來判斷。按照電中性原理，要求發生取代反應時電價變化要小，而固溶理論中的容忍因子指出，兩離子半徑越接近，則取代的機率就越大。通常情況下，半徑小，價態高的原子摻雜時易進入晶格的B位，而半徑大，價態低的原子在摻雜時易進入晶格的A位。在鈦酸鍶中摻雜鎂元素被廣泛用于改善其結構及性能，Mg²⁺(0.065nm)與Ti⁴⁺(0.068nm)半徑非常接近，而與Sr²⁺(0.135nm)半徑相差較大，根據晶體化學理論可推斷Mg²⁺可取代SrTiO₃晶格中Ti⁴⁺的位置，同時據有關文獻報道，鎂離子可以進入到鈦酸鍶晶格的B位，且在B位的固溶極限摩爾分數大約是2％。

雖然摻鎂鈦酸鍶粉體的制備方法得到了飛速發展，但其制備研究仍有許多問題需要探索和研究：對合成納米摻鎂鈦酸鍶顆粒的過程機理缺乏深入的研究，對控制微粒的形狀、分布、粒度、性能等技術以及各性能鏈之間的關系的研究還很不夠；對納米摻鎂鈦酸鍶顆粒合成裝置缺乏工程研究；納米鈦酸鍶實用化技術的研究不夠系統和深入，已取得的成果僅停留在實驗室和小規模生產階段，對生產規模擴大時將涉及到的問題，目前的研究很少。因此，今后的研究重點應是尋求行之有效的各種高純均勻納米摻鎂鈦酸鍶的制備方法，并使之工業化，并且開發與推廣納米粉體的應用也是今后工作的重點。

物質的形貌對其性能有很大的影響，物質形貌的控制制備受到眾多科研人員的關注。摻鎂鈦酸鍶兼具鈦酸鎂和鈦酸鍶優異性能使其具有廣泛的應用，同時在電子工業的應用方面有良好的前景。

專利201611047109.6，一種棒狀Mg²⁺摻雜SrTiO₃的合成方法，記載了一種利用棒狀的NaTi₃O₇、氫氧化鍶和可溶性鎂鹽進行水熱反應得到棒狀的摻鎂鈦酸鍶，這篇專利中直接利用棒狀的NaTi₃O₇與鎂鹽進行反應，使鎂離子摻雜到棒狀的NaTi₃O₇表面，并沒有進行形貌的控制。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的一個目的是提供一種摻鎂鈦酸鍶陶瓷粉體。本申請制備了一種釋迦果狀和球形的摻鎂鈦酸鍶粉體，通過本申請的方法達到控制摻鎂鈦酸鍶形貌的目的，從而影響摻鎂鈦酸鍶的性能，使摻鎂鈦酸鍶能夠具有更好的應用。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：