NBT陶瓷粉體的水熱合成及其形貌影響因素的研究.pdf

1、鈦酸鉍鈉Na0.5Bi0.5TiO3(NBT)具有優(yōu)良的鐵電壓電性能，被認(rèn)為是最有希望取代鉛基壓電陶瓷的無(wú)鉛體系之一。但NBT陶瓷具有較高的矯頑場(chǎng)，使得材料難以充分極化。國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要通過(guò)A、B位復(fù)合改性摻雜和改進(jìn)制備工藝兩方面來(lái)提高NBT陶瓷的性能。其中，水熱法由于反應(yīng)條件相對(duì)溫和，產(chǎn)物顆粒形貌規(guī)整且容易控制，粉體顆粒的分散性好，不易團(tuán)聚等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于功能材料的制備。因此本論文選用水熱法來(lái)合成NBT粉體。
　　 本文

2、分別以Ti(OC4H9)4和TiCl4為鈦源，通過(guò)水熱法合成了純凈的NBT陶瓷粉體。通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件成功制備出形貌不同的NBT粉體，系統(tǒng)的研究了溶劑的類型、礦化劑NaOH濃度、水熱反應(yīng)溫度、水熱反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物鈦鉍比、反應(yīng)物起始濃度、沉淀劑類型等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)NBT微觀形貌的影響，并對(duì)NBT的水熱合成機(jī)理也進(jìn)行了探討。主要研究結(jié)果如下：
　　 1)以Ti(OC4H9)4為鈦源水熱合成NBT粉體，一定范圍內(nèi)提高礦化劑NaOH濃度(〈1

3、2mol/L)、水熱反應(yīng)溫度及水熱反應(yīng)時(shí)間可以提高NBT物相結(jié)晶能力。
　　 2)以TiC14為鈦源通過(guò)水熱法合成了純凈的NBT粉體，并且通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件得到了不同形貌的NBT粉體。研究表明，在固定其它條件不變的情況下，單獨(dú)增加NaOH濃度、提高反應(yīng)溫度、提高Ti/Bi比、或者提高反應(yīng)物起始濃度，均可使所得NBT產(chǎn)物的形貌從球形顆粒向球或塊/納米晶須復(fù)合共存形貌過(guò)渡。
　　 3)原位結(jié)晶機(jī)理和溶解-結(jié)晶機(jī)理，被認(rèn)為在NB

4、T的水熱合成過(guò)程中對(duì)產(chǎn)物微觀形貌的形成起主要作用。兩種結(jié)晶機(jī)理是通過(guò)影響反應(yīng)中反應(yīng)物的過(guò)飽和度來(lái)影響NBT產(chǎn)物的微觀形貌。在水熱合成過(guò)程中，當(dāng)反應(yīng)的過(guò)飽和度低于臨界過(guò)飽和度時(shí)，原位結(jié)晶機(jī)理起主導(dǎo)作用，所得產(chǎn)物主要是球形顆粒。當(dāng)反應(yīng)的過(guò)飽和度超過(guò)臨界過(guò)飽和度時(shí)，溶解-結(jié)晶機(jī)理起主要作用，產(chǎn)物中出現(xiàn)塊狀顆粒和納米晶須。
　　 4)另外，還有其它的因素對(duì)產(chǎn)物的微觀形貌有直接的影響，例如水熱反應(yīng)時(shí)間、沉淀劑的類型及溶劑的類型。水熱反應(yīng)時(shí)