电子陶瓷材料钛酸钡的制备研究

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钛酸钡铁电粒子因其在室温下具有优越的介电性能而被广泛应用于多层陶瓷电容器、正温度系数热敏电阻、光电器件等电子元件。钛酸钡陶瓷的性能和微结构主要依赖于钡钛比。制备细小的陶瓷粉体已经成为现代陶瓷研究中的重要部分。用化学方法合成电子陶瓷粉体已成为陶瓷粉体合成的发展趋势。最近,随着电子元件的微型化,多层陶瓷电容器中电介层的厚度已经降低到2μm,在不久的将来,电介层的厚度有望降低到1μm。因此,随着多层陶瓷电容器中电介层厚度的降低,要求BaTiO3颗粒的尺寸由几百纳米减小到几十纳米。此外,具有较低烧结温度的超细BaTiO3陶瓷粉体可获得颗粒尺寸均一的陶瓷制品并且节省能源。首先,本文采用水热法,以Ba(OH)2·8H2O和钛酸四丁酯为原料,合成出粒径大小为16nm的BaTiO3纳米颗粒。研究了合成温度、反应物浓度对颗粒大小的影响,氢氧化钡与钛酸四丁酯的不同摩尔比对产品中钡钛摩尔比的影响,以及不同的退火温度对产品纯度和晶格参数的影响。利用傅立叶变换红外光谱仪、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪对产品进行表征,并对样品进行化学分析。结果表明,产品为钡钛比为1.0的单一立方相晶体纳米颗粒。其次,采用水/Trition X-10/正己醇/环己烷反相微乳液体系合成纳米BaTiO3颗粒。对不同的ωo、反应物的浓度、陈化时间等因素进行了研究,获得了最佳反应条件。所得的产品用X射线衍射仪、透射电子显微镜进行表征,结果表明所得样品为单一四方相、粒径分布均匀、尺寸在20nm~80nm的球形纳米颗粒,并且采用ICP进行了分析,产品中钡与钛的比为1.0。最后,本文采用水/OP Emulsifier-10/正己醇/环己烷反相微乳液体系合成出了钛酸钡纳米棒。对不同的ωo、反应物的浓度等因素进行了研究,得到最佳的合成条件。样品的TEM表征结果表明所得钛酸钡纳米棒的直径约40nm、长度为300nm~6μm。ICP分析表明产品中的钡与钛的比为1.0。
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