[发明专利]掺杂ZrO2纳米线的CaTiO3陶瓷电极材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺杂ZrO₂纳米线的CaTiO₃陶瓷电极材料及其制备方法，以及在制备臭氧和低温等离子发生器、空气净化器中的应用，属于电子陶瓷材料领域。 

背景技术

臭氧和低温等离子体具有广谱、高效的杀菌作用，可广泛用于各种空气、水、食品的消毒和污水处理。用介质阻挡放电技术制备臭氧和低温等离子体是当前国际上的最新技术，该项技术的核心在于如何制备以精密电子陶瓷为基体的发生片。SrTiO₃由于其具备较高的表观介电常数以及介电损失低等特点，目前以SrTiO₃为基底的电子陶瓷材料广泛运用于臭氧和低温等离子体发生片生产领域。然而，以SrTiO₃为基底的电子陶瓷制成的臭氧发生器对生成臭氧的速率低，并且机械性能差，导致仪器的使用寿命短，因此，研发一种具备优异的介电常数和良好的机械性能的陶瓷电极材料，是具有重要应用价值和意义的。 

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种掺杂ZrO₂纳米线的CaTiO₃陶瓷电极材料，掺杂ZrO₂纳米线的CaTiO₃陶瓷具有更高的表观介电常数以及更低的介电损失，介电常数的提高促进了臭氧的生成速率的加快，而且纳米ZrO₂对材料具备良好的增韧作用，增加陶瓷材料的机械性能，延长了使用寿命，使得运用该陶瓷作为低温等离子和臭氧发生体的空气净化器具备高效和寿命长的特点。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

掺杂ZrO₂纳米线的CaTiO₃陶瓷电极材料，是通过以下方法制备得到的： 

(1)按以下质量百分数称取各原料：CaTiO₃，68～75％；SrTiO₃，15～20％；ZrO₂纳米线，3～8％；BaTiO₃，1.3％；TiO₂，0.6％；ZnO，1.4％；Bi₂O₃，0.7％； 

将各原料放入玛瑙罐中，按质量比为原料：玛瑙球：无水乙醇＝1∶2∶1的比例加入玛瑙球和乙醇，在球磨机上磨24h； 

(2)取出，烘干，加入质量分数为3％的聚乙烯醇(PVA)水溶液(浸没即可；为胶黏剂，用于造粒)，混匀，烘干，造粒，过200目筛； 

(3)在750kPa下压成内径0.6～1.0mm，外径1.0～1.4mm，长度30～60mm的毛细管； 

(4)取上述毛细管，在电炉内，按每小时升温200℃升温，在800℃保温一小时进行排胶，然后升温至1300℃，保温烧结10～12小时，缓慢冷却至室温，得陶瓷毛细管； 

(5)在陶瓷毛细管内层涂覆银浆料，在820℃下烧结被银(烧结45分钟)，即得到掺杂ZrO₂纳米线的CaTiO₃陶瓷电极材料。 

所述ZrO₂纳米线为现有技术中已有的常规产品，本发明所用ZrO₂纳米线购自济南火龙热陶瓷有限责任公司。 

优选的，所述步骤(1)中，各原料的配比关系为：CaTiO₃，72％；SrTiO₃，19％；ZrO₂纳米线，5％；BaTiO₃，1.3％；TiO₂，0.6％；ZnO，1.4％；Bi₂O₃，0.7％。 

优选的，所述步骤(2)中，聚乙烯醇选用PVA17-92。 

优选的，所述步骤(3)中，压成内径0.8mm，外径1.2mm，长度40mm的毛细管。 

所述银浆料为现有技术中已有的常规产品，为含银的贵金属浆料，是电子工业中最早为浸涂和丝网漏印工艺使用的一种导电材料。本发明所用银浆料的组成为：银含量为70％，粘结剂含量为15％，有机载体含量为15％；所述粘结剂为8％的铋硼硅酸盐玻璃；各组分按质量百分比计。