熔鹽法制備板狀鈦酸鉍的形成機(jī)理.pdf

1、目前,在許多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的壓電陶瓷主要為含鉛陶瓷(Pb(Ti,Zr)O3,PZT)。由于PZT陶瓷含有大量的重金屬鉛,會對環(huán)境造成嚴(yán)重的影響,所以尋找可替代的無鉛壓電陶瓷成為科學(xué)家們的重大課題。Bi4Ti3O12(BTO)由于具有居里溫度高(675℃)、介電常數(shù)低,使其在微電子機(jī)械系統(tǒng)、光電子以及光電集成器件等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文以三氧化二鉍(α-Bi2O3≥99％)、銳鈦礦二氧化鈦(TiO2≥99％)、氯化鈉(

2、NaCl≥99％)、氯化鉀(KCl≥99％)為原料,采用熔鹽法合成Bi4Ti3O12。用XRD、DSC-TG、FESEM對BTO粉體進(jìn)行表征。圍繞BTO的晶化、BTO相結(jié)構(gòu)的變化、板狀鈦酸鉍微晶的制備以及工藝參數(shù)(溫度、升溫速率)對鈦酸鉍晶體形貌的影響進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下。
　　 1.熔鹽法合成BTO的晶化溫度為600℃～800℃。采用化學(xué)計(jì)量配比,溫度高于800℃,可以合成單一的BTO晶體。溫度低于800℃,不同化學(xué)計(jì)量比

3、的晶化過程不一樣:過量Bi2O3配比,晶化過程中出現(xiàn)中間相Bi2Ti2O7、Bi12TiO20、Bi2O2.75;而過量TiO2和采用化學(xué)計(jì)量比配比粉體的晶化過程比較類似,中間相只有Bi2O2.75、Bi2Ti2O7。
　　 2.熔鹽法制備出了純的板狀Bi4Ti3O12,Bi4Ti3O12最佳合成溫度為800℃～1000℃。溫度過高或過低,容易出現(xiàn)雜相。實(shí)現(xiàn)Bi4Ti3O12形貌可控的最佳溫度為850℃～950℃,在此溫度區(qū)間,

4、{010}晶面族晶面發(fā)育最快,通過合理調(diào)整制備工藝,可以實(shí)現(xiàn)對Bi4Ti3O12形貌的可控性。溫度低于850℃時,Bi4Ti3O12形貌不規(guī)則,不利于發(fā)育成規(guī)則的板狀結(jié)構(gòu)。
　　 3.熔鹽法合成Bi4Ti3O12,溫度超過1000℃,合成的部分正交Bi4Ti3O12(JCPDS No.35-0795)會轉(zhuǎn)變?yōu)檎籅i4Ti3O12(JCPDS No.50-0300),兩種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度在升溫和降溫過程中不一致,升溫過程中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫