[发明专利]一种水热法制备的球状钛酸铋钠粉体及其制备方法

说明书

本发明一种水热法制备的球状钛酸铋钠粉体及其制备方法，包括步骤1，将摩尔比为2:1的Ti(OC₄H₉)₄和Bi(NO₃)₃·5H₂O混合，加入醋酸、乙醇和去离子水搅拌后得到混合溶液；步骤2，将pH为10～12的NaOH溶液滴入混合溶液中，至出现乳白色悬浮液后得到水热前驱液；步骤3，将水热前驱液在100～200℃下进行水热反应20～30h后洗涤产物，至洗涤后的洗涤液呈中性，所得产物烘干后得到球状的钛酸铋钠粉体。工艺简单、成本低廉，反应周期短，重复性好，制备出的球状Na_0.5Bi_0.5TiO₃粉体不仅分散性好而且形貌均一。

技术领域

本发明涉及水热法制备粉体技术领域，具体为一种水热法制备的球状钛酸铋钠粉体及其制备方法。

背景技术

压电陶瓷材料广泛应用于电子信息、集成电路、计算机、自动控制、航空航天、海洋测绘、通信技术、汽车和能源等高新技术领域，成为许多新型电子元器件的基础材料，在国民经济和国防建设中占有十分重要的战略地位。传统的压电陶瓷包括PZT基的二元系及多元系陶瓷材料，并且这些材料有着很广泛的应用，但是PZT基的压电陶瓷中，氧化铅含量占到了原料总量的70％左右，这就导致了两方面的弊端，一方面由于PbO是一种易挥发的物质，在烧结过程中，材料会偏离化学计量比，使得产品的重复性和一致性降低；另一方面，有毒的铅挥发造成了环境的严重污染。随着全社会对环境保护问题的重视，欧盟等发达国家等通过立法方式限制含铅陶瓷的制造和使用。因此，研究和开发无铅压电陶瓷是一项迫切的、具有重大社会意义的课题。钛酸铋钠(Na_0.5Bi_0.5TiO₃，NBT)无铅压电陶瓷发现于1960年，具有铁电性强、压电性能佳、介电常数大及声学性能好等优良特征，被认为是最可能取代铅基压电陶瓷的无铅压电陶瓷体系之一，正得到广泛研究。该材料具有广阔的应用前景，如应用于高频滤波器、传感器、超声环能器及工业探伤、测厚、医用超声诊断等压电原件。

传统制备NBT粉体的方法是固相烧结法，用此法得到的粉体由于高温处理很容易团聚并且尺寸分布不均。与固相烧结相比，溶胶-凝胶法很容易实现掺杂，因而可制备成分分布均匀且可调的多种复合物，然而为了得到结晶性好的粉体，溶胶-凝胶法通常对凝胶粉采取高温烧结以便驱除有机溶剂。水热法是合成纳米晶的重要方法，水热法是在特制的密闭反应容器里，如高压釜，采用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热，提供一个高温、高压反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶以及在相对较低的温度下完成某些陶瓷材料的制备。

相对于其他制备粉体的方法相比，水热法制备的粉体具有如下的性能：第一，粉体晶粒发育完整及晶粒形态可控；第二，粒径晶粒很小且分布均匀；团聚程度很低；第四，易得到合适的化学计量产物；第五，省去了高温煅烧和球磨，从而避免了杂质和结构缺陷，目前球状Na_0.5Bi_0.5TiO₃粉体大多都出现形貌不均一，容易团聚的现象。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种水热法制备的球状钛酸铋钠粉体及其制备方法，工艺简单、成本低廉，反应周期短，重复性好，制备出的球状Na_0.5Bi_0.5TiO₃粉体不仅分散性好而且形貌均一。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种水热法制备球状钛酸铋钠粉体的方法，包括如下步骤：

步骤1，将摩尔比为2:1的Ti(OC₄H₉)₄和Bi(NO₃)₃·5H₂O混合，加入醋酸、乙醇和去离子水搅拌后得到混合溶液；