CHM法制備納米鈣鈦礦型ABO-,3-（A=Ba，Sr;B=Ti，Mn）復(fù)合氧化物.pdf

1、BaTiO<,3>、SrTiO<,3>是典型的鈣鈦礦型(ABO<,3>)復(fù)合氧化物，作為新型的多功能材料，它們被廣泛用于制造大容量陶瓷電容器、晶界層電容器、壓敏陶瓷和多功能傳感器等。目前鈣鈦礦型納米材料的制備方法主要有固相法、液相法和氣相法。其中，固相法被廣泛地用于工業(yè)生產(chǎn)。但因其生產(chǎn)過(guò)程中需要研磨和高溫煅燒，所合成的粉體粒度大、粒徑分布不均勻，并且容易混入雜質(zhì)，使得粉體的純度低且性能不穩(wěn)定，這已無(wú)法滿(mǎn)足高級(jí)陶瓷的需要。液相法主要包括水

2、熱法、溶膠一凝膠法、共沉淀法和噴霧干燥法等。以上方法大多需要高壓和/或高溫煅燒、操作復(fù)雜、粉體結(jié)晶度偏低且原料價(jià)格昂貴，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。氣相法設(shè)備復(fù)雜，費(fèi)用高，也不利于工業(yè)化推廣。 本文采用一種低溫常壓、操作簡(jiǎn)單、成本低廉、便于工業(yè)化推廣的合成新方法一復(fù)合氫氧化物媒介法(composite-hydroxide-mediated，CHM)合成出結(jié)晶好、純度高、組成精確、表面清潔的BaTiO<,3>、SrTiO<,3>和BaTi<

3、,0.5>Mn<,0.5>O<,3>納米晶體。 用CHM法合成的BaTO<,3>為粒徑70-100nm的立方相立方晶體，尺寸均勻，分散性好。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，晶體尺寸隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)和生長(zhǎng)溫度的提高而增大，在生長(zhǎng)過(guò)程中加入去離子水，可以將顆粒形狀調(diào)節(jié)為近似圓形。 用cHM法合成的SrTiO<,3>為長(zhǎng)約500-800nm、寬約100-150nm的立方相條形晶體，這些晶體由眾多長(zhǎng)約70nm、寬約 70nm、厚度僅5-10nm的平

4、行方片自組裝疊放而成，且片層之間有小的錯(cuò)位。生長(zhǎng)過(guò)程中加入少量水，可以控制SrTiO<,3>晶體的形貌，使其生長(zhǎng)為立方形， 采用CHM法合成出鈣鈦礦六方晶系BaTi<,0.5>Mn<,0.5>O<,3>納米單晶。所合成的晶體為雙錐柱狀顆粒，錐體軸向長(zhǎng)約100-500nm，徑向長(zhǎng)約20-50nm。 文章將負(fù)離子配位多面體生長(zhǎng)基元理論與聚集生長(zhǎng)理論模型相結(jié)合，探討了cHM法合成鈣鈦礦 BaTiO<,3>、SrTiO<,3>納

5、米材料的生長(zhǎng)機(jī)理。我們認(rèn)為T(mén)i(OH)<,6><'10->基元是晶體的有利生長(zhǎng)基元，晶體的生長(zhǎng)遵從“溶解—結(jié)晶—聚集生長(zhǎng)—重結(jié)晶”機(jī)理模型， 對(duì)粉體室溫下光致發(fā)光性能的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用波長(zhǎng)350nm的光激發(fā)樣品時(shí)，純凈的BaTiO<,3>粉體在中心波長(zhǎng)位于465nm處發(fā)出微弱的藍(lán)光，而當(dāng)50％的Ti用Mn元素置換后，所合成的BaTi<,0.5>Mn<,0.5>O<,3>晶體在中心波長(zhǎng)分別位于465nm、593nm處能夠發(fā)出明亮的藍(lán)