空心钛酸钡的制备及其形成机理
2021-02-02吴亚丽吴怡含张瑞敏史晓宇
吴亚丽,吴怡含,张瑞敏,史晓宇,董 鑫
(集宁师范学院化学与化工学院,内蒙古乌兰察布012000)
钛酸钡(BaTiO3)作为一种典型的钙钛矿,是制备电子陶瓷使用较为广泛的材料之一, 是铁电材料研究领域的热点[1-2]。 钛酸钡属于 ABO3类的多型晶体,主要有5 种晶体结构:六方相、立方相、四方相、斜方相和三方相, 并且其晶体结构会随温度变化而发生转变[3-4]。 近年来,由于空心钛酸钡具有较大的比表面积、高的介电常数、较低的介电损耗,同时具有机械和热稳定性, 广泛应用于多层陶瓷电容器(MLCC)、电光器件、热敏电阻器(PTCR)及其动态随机存储器(DRAM)[5-6]。 因此,如何简单高效地制备出粒径分布均匀的空心钛酸钡粉体, 已成为国内外研究的热点。
目前,制备钛酸钡粉体的方法有高温固相法[7]、溶胶凝胶法[8]、共沉淀法[9]、水热法[10]和气相法[11]等,其中高温固相法和水热法已经产业化。 由于水热法制得的粉体结晶度高、粉体团聚少、化学组分均匀、烧结活性高、能耗低、污染少,因此得到越来越多的重视。展红全等[12]以 TiO2和 Ba(OH)2为原料,NaOH为矿化剂,220 ℃下制备出形貌均匀、纯度较高的立方相钛酸钡粉体,粒径为80 nm,并且具有稳定的介电性能。 范海龙等[13]在 80 ℃、常压下水热合成钛酸钡粉体, 得出常压水热法合成的纳米钛酸钡为立方晶相,并且微波煅烧有利于小粒径、分散性好且均匀的钛酸钡纳米粉体的制备。
本文采用水热法,以 TiO2和 Ba(OH)2·8H2O 为原料,成功制备出粒径分布均匀、四方相的空心结构的钛酸钡粉体。 此外还详细探讨了反应过程中钛酸钡的形貌结构和晶型的变化, 在此基础上提出了一种空心钛酸钡的形成机理。……
