魏桂英，张 帆，邓 飞（沈阳化工大学材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110142）



水热法制备Na0.5Bi0.5TiO3陶瓷及其性能

魏桂英，张 帆，邓 飞
（沈阳化工大学材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110142）

摘 要：以五水硝酸铋（Bi（NO3）3·5H2O）和二氧化钛（TiO2）为原料，氢氧化钠（NaOH）为矿化剂，采用水热法合成了具有钙钛矿结构的钛酸铋钠Na0.5Bi0.5TiO3（BNT）无铅压电陶瓷粉体和陶瓷。利用X 射线衍射仪（XRD）对产物晶体结构进行表征，用扫描电镜（ SEM） 观察产物粉体的表观形貌和粒径，并测试了陶瓷的电性能。结果表明，在200 ℃反应4h，NaOH浓度为6 mol/ L，可以水热合成出单一晶相，粒径约为200nm的BNT粉体，用此粉体在1130 ℃烧结的陶瓷的介电常数εr=385.26，压电系数d33=98cP/N。

关键词：水热法；Na0.5Bi0.5TiO3；无铅压电陶瓷

0　引 言

无铅压电陶瓷的研究开发是功能陶瓷研究的重要内容之一［1， 2］。其中，钛酸铋钠（Na0.5Bi0.5TiO3，缩写BNT）是一种钙钛矿（ABO3）型的A 位离子复合取代铁电体。由于其具有较高的居里温度（Tc= 320 ℃ ）、较大的剩余极化强度（Pr= 38 μC/cm2）、压电系数大（kt、k33约为40%-50%）、声学性能好（径向材料常数NP = 3200Hz·m）等特点，目前正受到广泛研究，被认为是最有潜力的无铅材料体系之一［3］。在现代陶瓷制备技术中，粉体制备是其中非常关键的一个环节， 陶瓷的物理、化学及电学性能与粉体的性质有直接关系。目前制备钛酸铋钠BNT陶瓷的主要方法有： 传统固相法、溶胶凝胶法［4， 5］、模板生长法［6］及水热合成法［7-10］等。与其他方法相比，水热法具有较低的反应温度、制备方法简单、产品结晶度高、粉体颗粒尺寸相近及粒径可控等优点［11］，从而得到广泛应用。本实验采用水热法合成BNT粉体，研究反应时间、反应温度和矿化剂浓度对产物的制备的影响，并对BNT陶瓷的介电和压电性能进行了测试。……