ZnNb2O6及ZnTa2O6陶瓷粉體的制備方法研究.pdf

1、近年來(lái)，鈮、鉭酸鹽系列陶瓷材料受到了研究者的廣泛關(guān)注，其優(yōu)良的壓電、鐵電性能，晶體的非線性光學(xué)效應(yīng)、電光效應(yīng)及光折射效應(yīng)，使其在壓電和熱釋電器件、激光倍頻、電光調(diào)制、光記憶和光計(jì)算等方面具有潛在的應(yīng)用前景。在這些化合物中，鈮、鉭酸鋅陶瓷材料具有更加優(yōu)良的性質(zhì)，因而成為近年來(lái)功能陶瓷最活躍的研究領(lǐng)域之一。ZnTa2O6陶瓷的微波介電性能為：Q×f=65200GHz,εr=37.6和τf=9ppm/℃。ZnNb2O6也具有優(yōu)良微波介電性質(zhì)：

2、Q×f=87300GHz,εr=25和τf=-56ppm/℃。而對(duì)于ZnTa2O6的熔鹽法制備和ZnNb2O6的水熱法制備技術(shù)，目前還沒(méi)有相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道，因此本文中的研究具有學(xué)術(shù)領(lǐng)先地位。
　　 本文采用熔鹽法制備ZnTa2O6粉體，熱液合成法制備ZnNb2O6粉體。詳細(xì)論述了不同的工藝方法制備粉體的過(guò)程和條件，研究了制備過(guò)程中工藝條件對(duì)產(chǎn)物粉體的影響。利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、EDS等手段對(duì)產(chǎn)物物相及形貌進(jìn)行了表

3、征分析。
　　 采用熔鹽法合成ZnTa2O6粉體，通過(guò)改變?nèi)埯}體系制備出ZnTa2O6粉體，并在此熔鹽體系的基礎(chǔ)上通過(guò)改變合成溫度、各熔鹽的摩爾比、鋅源來(lái)研究其對(duì)ZnTa2O6產(chǎn)物粉體的相組成和形貌的影響。結(jié)果表明：
　　 (1)研究了不同熔鹽體系包括KCl-NaCl，KCl-NaCl-ZnCl2和KCl-ZnCl2體系對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的影響。得出結(jié)論即KCl-ZnCl2熔鹽體系為本文中最適宜熔鹽。采用KCl-ZnCl2熔鹽體

4、系，以分析純的Ta2O5和Zn(NO3)2·6H2O為原料，通過(guò)熔鹽法在700℃～800℃的溫度范圍下合成了ZnTa2O6粉體。
　　 (2)在KCl-ZnCl2熔鹽體系的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變反應(yīng)溫度、各熔鹽的摩爾比、鋅源來(lái)研究制備ZnTa2O6粉體的最優(yōu)工藝條件。本文中最佳合成工藝為：以KCl-ZnCl2為熔鹽體系，KCl/ZnCl2摩爾比≤0.1:1，合成溫度為700℃，保溫3h。相比較于ZnO和Zn(OH)2，Zn(NO3)2

5、為本文中適宜的鋅原料。在此工藝條件的基礎(chǔ)上，成功制備了無(wú)規(guī)則狀，平均顆粒尺寸約700nm的ZnTa2O6粉體。
　　 采用熱液合成法制備ZnNb2O6粉體，包括水熱體系和溶劑熱體系。探討了水熱過(guò)程與溶劑熱過(guò)程中的溫度、反應(yīng)時(shí)間以及溶劑種類、pH值，有無(wú)礦化劑及礦化劑種類等對(duì)合成粉體的相組成，粉體顆粒尺寸形狀影響，通過(guò)XRD、SEM、TEM、HRTEM、EDS等對(duì)所得粉體進(jìn)行物相分析、微觀結(jié)構(gòu)形貌分析，以及元素組成分析，探索制備出

6、ZnNb2O6粉體的最佳工藝條件。結(jié)果表明：
　　 (1)水熱體系雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在本文中采用水熱體系，通過(guò)各種工藝條件包括原料、pH值、礦化劑種類等的改變，仍無(wú)法成功在以水為反應(yīng)溶劑的條件下制備出ZnNb2O6粉體。
　　 (2)在溶劑熱體系下，采用環(huán)己烷為溶劑，能夠成功合成ZnNb2O6粉體，粉體粒度在50nm-200nm左右。
　　 (3)研究了溶劑熱條件下溶劑種類、礦化劑種類、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物

7、的影響。即環(huán)己烷相比于乙二胺、四甲基氫氧化銨是適宜的溶劑；與加入不同礦化劑比較，不加礦化劑時(shí)，利用溶劑熱法可成功制得ZnNb2O6粉體；在190℃及以上溫度時(shí)可成功制得ZnNb2O6晶相，同時(shí)在190℃以上溫度升高對(duì)產(chǎn)物結(jié)晶無(wú)明顯影響；反應(yīng)時(shí)間不同對(duì)ZnNb2O6產(chǎn)物粉體的晶相生長(zhǎng)和形貌無(wú)明顯影響，因此延長(zhǎng)保溫時(shí)間對(duì)本文中ZnNb2O6晶相的生成并無(wú)正面的影響。因此以五氧化二鈮和硝酸鋅為原料，以環(huán)己烷為溶劑，未加礦化劑，在190℃及以上