PLZT納米陶瓷制備及摻雜改性研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛鑭[Pb<,1-x/l00>La<,x/100>(Zr<,y/100>Ti<,z/100>)<,1-x/400>O<,3>，簡稱PLZ]是一類具有優(yōu)異電光性能的透明鐵電陶瓷，在電場作用下，呈現(xiàn)很好的電光效應和光致伸縮效應，廣泛應用于光開關、傳感器、驅動器等領域。要得到透明的PLZT電光陶瓷，粉體的制備是關鍵，目前的粉體制備技術中存在晶粒大、易團聚等缺陷，限制了PLZT的發(fā)展，所以PLZT的納米制備技術的突破將帶來PLZT透明電光

2、陶瓷的廣泛應用。 本文采用改良的共沉淀方法和水熱合成方法合成了PLZT納米陶瓷。 在共沉淀制備PLZT。陶瓷中，采用H<,2>O<,2>作催化劑，聚乙二醇和乙醇混合水溶液為分散劑，pH=9.6可以使四種金屬離子共沉淀，并保持了等化學計量。共沉淀物經(jīng)710℃煅燒后得到PLZT陶瓷粉體。采用XRD、TEM對其進行表征，結果表明，PLZT陶瓷粉體為純立方相結構，粒徑大小為92nm。陶瓷粉體在助熔劑下，經(jīng)預燒和1100℃常壓燒結后得到了

3、致密的PLZT納米陶瓷。借助正電子湮沒對不同La<'3+>摻雜量的PLZT。陶瓷的微觀結構和缺陷進行研究，發(fā)現(xiàn)隨摻La<'3+>量增加晶格常數(shù)變大，La<'3+>量為9％時陽離子空缺最大，缺陷數(shù)最多。用精密阻抗分析儀對陶瓷的介電性能測試。結果表明，PLZT(9/65/35)的相對介電常數(shù)ε<,r>很大，在室溫，1KHz下已達到了4997。 在水熱法制備PLZT陶瓷中，運用正交試驗方法，得到最佳的制備條件為：KOH濃度4mol·L

4、<'-1>，溫度200℃，鉛過量10％，時間10小時。采用XRD、TEM對粉體進行表征，結果表明，PLZT陶瓷粉體為純四方相結構，粒徑大小為80nm。陶瓷粉體在助熔劑下，經(jīng)預燒和1080℃常壓燒結后得到了致密的PLZT納米陶瓷。用精密阻抗分析儀和準靜態(tài)d<,33>測量儀對陶瓷的介電性能和壓電性能進行測試。結果表明，PLZT(4/53/47)具有較大的相對介電常數(shù)和較小的介電損耗，良好的壓電性能。在室溫，1KHz下的相對介電常數(shù)ε<,r>

5、=2510，介電損耗tanδ=0.021，壓電常數(shù)d<,33>=482pC·N<-1>，機電耦合系數(shù)K<,p>=0.5。 最后，選取具有顯著壓電性能和光致伸縮性能的PLZT(4/53/47)為研究體系，以水熱合成為制備方法，加入Sb<'3+>對PLZT陶瓷進行改性研究，采用XRD、拉曼光譜研究發(fā)現(xiàn)，sb<'3+>含量的增加有助于PLZT的鐵電相變，對介電、壓電等性能有顯著影響。當sb<'3+>摻雜量為0.24 mol％處介電及壓