含铌弛豫铁电陶瓷的沉淀法制备研究

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1、摘要摘要本论文重点研究了沉淀法合成含铌复合钙钛矿结构Pb(B。Nbl．x)03(B=Sc，Mg，Ni，Fe)系列弛豫铁电体，深入研究了影响粉体化学成分和相结构等的主要因素，对粉体和陶瓷的性能进行了表征，并探讨了沉淀法制备复合钙钛矿化合物的化学条件和影响复合钙钛矿化合物形成能力的热力学条件。主要内容可分为以下几个部分：1．鉴于铌醇盐昂贵等问题，提出了一条可行的工艺路线把Nb205成功转化为铌的前驱物溶液：在360。C的低温下煅烧Nb205和KOH的混合物，并通过二步螯合过程获得澄清稳定的铌的前驱物溶液

2、。不仅为沉淀法制备各种含铌复合钙钛矿化合物提供了必要的技术基础，而且也为其它含铌化合物的合成提供了新的技术支持。2．系统研究了沉淀剂、pH值及煅烧温度等对含铌弛豫铁电体粉体的影响，确定了沉淀法制备含铌弛豫铁电体Pb(B。NbI．x)03(B=Sc，Mg，Ni，Fe)粉体的工艺路线。结果表明：沉淀法制备的粉体表现出良好的烧结活性，在12000C下烧结得到的Pb(Scl刷bl，2)03陶瓷，相对密度为91．0％，晶粒完整、分布均匀，其最大介电常数达到30000，与传统固相法在1350oC烧结的陶瓷性能相

3、近。3．针对复合钙钛矿化合物的合成温度较高的问题，发展了表面活性修饰的沉淀法，获得了三元系复合钙钛矿Pb(Scl陀Nbl／2)03纳米粉体，颗粒尺寸在80nm左右、分散程度良好。在此方法中，引入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，显著减小了沉淀物的团聚趋势，有效地降低了沉淀物的团聚程度：引入沉淀剂四甲基氢氧化铵，起到阻止沉淀颗粒的熟化长大的作用，提高了沉淀物的反应活性，降低了钙钛矿相形成的活化能。采用这种表面活性修饰的沉淀法，700oC下获得了纯钙钛矿相的纳米粉体，远低于传统的固相氧化物反应法的成相温度

4、，是目前所见文献中报道最低的。采用表面活性修饰的沉淀法，成功地合成了Pb(Fel，2Nbl／2)03纳米粉体，验证了该方法在复合钙钛矿弛豫铁电体粉体制备方面的有效性。4．探讨了沉淀法制备含铌钙钛矿弛豫铁电体的条件。研究表明，对沉淀法制备含铅和铌组分的弛豫基铁电体而言，适当的沉淀剂和沉淀条件，是获得良北京丁业大学工学博上学位论文好的化学计量比和较低的成相温度的保证。考虑配位场中中心离子的能级分裂对化合物稳定性的贡献，将晶体场．配位场理论应用于判断复合钙钛矿化合物的形成稳定性，计算了弛豫基钙钛矿化合物P

5、b(B。Nbl．x)03中具有不同外层d轨道电子数的B离子在八面体场中的配位场稳定化能LFSE／△0值。计算结果表明，Pb(Nil刷b奶)03和Pb(FeI忍Nbl，2)03的形成稳定性较强，Pb(Mgl／3Nb2，3)03的形成能力较弱，与本文实验结果一致。本文提出的晶体场．配位场理论判据，是对Chen的容差因子．电负性差值判据、Wakiya的键价和判据的补充。关键词沉淀法；弛豫基铁电体；钙钛矿相；纳米粉体；可溶性铌ABSTRACTThisthesisfocusonpreparationofase

6、riesofniobium—basedcomplexper0VskitePb(B‘Nbl．x)03(B=Sc，Mg，Ni，Fe)relaxorferroelectricsbyaprecipitationmethod．ThemainresearchprocessesachieVedaresummarizedasfollowing：1．Nb205isappliedfortheNbsourcetosubstituteniobiumalkoxidesduet0theirhi曲costSandeasiness

7、t0hydroIysis．Af．eaLsibleroutet0changeNb205intoawate卜solublespeciesisdesigned：Nb205ismixedwithKOH，calcinedat360。C，andchelatedbyatwo-stepcheIationprocesstoproduceaclearandst￡lbleniobium·containingprecurSorsolution．ItproVidesnotonlyanecessarygroundworkf．0

8、rpreparingniobium—basedperoVskitecompounds，butaIsoanewtechniquesupporttoproduceotherniobium-containingcomplex．2．Theeff．ectSofprecipitantS，pHValuesandcalcinationstemperaturesontheniobjum-basedreIaxorferroelec研cspowdersaresystematicalIyin