有机胺作表面活性剂制备钛酸钡纳米粉体及其介电陶瓷的研究

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本文采用有机胺-正丁胺(NBA)、己二胺(DH)、乙二胺(DE)等作表面活性剂辅助溶胶-凝胶法制备了钛酸钡纳米粉体及其陶瓷。通过热重(TG-DTG)、差热(DSC)、X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等分析方法对样品进行相组成、微观结构等的表征与研究。通过采用计算机控制的连接高低温箱的HP4284A精密LCR测试仪(美国惠普公司)的自动测试系统测定陶瓷的介电性能。得到了分散性较好的纳米粉体,并获得具有良好介电性能的钛酸钡陶瓷。此外,本文比较了不同有机胺对纯钛酸钡以及X7R型钛酸钡基陶瓷的影响,制备出了高介电常数的X7R型钛酸钡基陶瓷。以有机胺为表面活性剂得到的BaTiO3纳米粉体均具有一定的分散性。当[Ti(OBu)4]/[NBA]为1:1时,预烧温度为900℃/2h,烧结温度为1300℃/2h所得到陶瓷的最大介电常数为11717,介电损耗仅为0.025;在其用量相同的情况下,随着预烧温度的提高,陶瓷致密性增加,具有较高的室温介电常数和最大介电常数。当[Ti(OBu)4]/[DH]为1:1,预烧温度900℃/2h,烧结温度1250℃/2h时,陶瓷的最大介电常数为11122,室温介电常数达到4905,介电损耗仅为0.027。[Ti(OBu)4]/[DE]比为1:1.25,900℃/2h预烧、1250℃/2h烧结得到的BaTiO3陶瓷最大介电常数虽然只有9018,但室温介电常数高达4471,介电损耗为0.032,具有较平稳的变化率。相比于纯钛酸钡,以有机胺辅助溶胶-凝胶法合成的纯钛酸钡介电性能要好得多;制备的X7R型钛酸钡基陶瓷的介电常数也远远大于未添加表面活性剂的样品,而且容温变化率均满足X7R的要求。其中以正丁胺作表面活性剂制备的X7R型钛酸钡基陶瓷的介电性能最好。
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