专利名称：铌镁酸铅－钛酸铅固溶体超细粉体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁电材料制备的方法，特别涉及铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)固溶体超细粉体的制备方法。
背景技术：
铌镁酸铅-钛酸铅固溶体(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3，缩写为PMN-PT)，是一种具有钙钛矿相结构的弛豫性铁电体，因其高的介电常数和较大的场致伸缩系数而被广泛地应用于制备多层薄膜电容器和机电转换换能器及其他微电子领域。PMN-PT还具有热释电系数大的特点，适合在致冷器、红外探测器中作为工作介质使用。
随着电子技术的发展，厚膜材料及厚膜器件已成为国内外研究的热点，厚膜材料被广泛的用于制备压电、铁电、热释电器件。厚膜材料制成的器件不仅工作电压低，使用频率高，能与半导体集成电路、厚膜集成电路兼容，而且电性能优异(与同种材料的陶瓷体材料器件相近)，所以厚膜材料有重要的应用前景。而厚膜材料制备的一个很重要的方法就是粉末-溶胶法。粉末-溶胶法是在溶胶中加入粉体，形成粉体的溶胶悬浊液，然后用匀胶的手段制备厚膜的一种方法。用粉末-溶胶法制备的厚膜具有大面积无孔隙、无裂纹、均匀度一致性好及电阻率高的特点。这是采用以往的制备方法所难实现的，显示出极大的优越性。粉末-溶胶法制备的厚膜材料的结构和性能都严重依赖于粉体的性能，而粉体的性能和形貌等则与制备过程有着密切的关系。为了得到结构和性能优异的厚膜材料，就需要得到高纯的超细粉体。
PMN-PT超细粉体的制备方法一般有氧化物固相烧结法、溶胶凝胶法、共沉淀法等。氧化物固相烧结法是以碳酸盐或氧化物为原料，经过球磨混合后在高温下焙烧而生产陶瓷粉体材料的工艺。该方法的优点是工艺设备简单，缺点是由于在此工艺过程中，原料要经过多次球磨和粉碎，难免混入一些杂质，造成产品纯度较低，钙钛矿相含量一般不到90％。另外，由于焙烧温度高达1000℃以上，造成粉体颗粒间有较高团聚，而且颗粒度较大且不均匀、产品性能不稳定，不能用于生产高质量的元器件。
溶胶-凝胶法是另一类重要的制备粉体的方法。传统的溶胶-凝胶法一般采用有机金属醇盐为原料，通过水解、聚合、干燥等过程得到固体的前驱物，然后再经适当的热处理得到粉体材料。由于凝胶化过程较慢，因此一般合成周期较长。溶胶凝胶法的另外一个缺点是由于存在着凝胶过程，在干燥之前，凝胶体系中大的分子网络使最终制得的粉体团聚严重，颗粒不能太细。为了得到足够细的粉体，需要结合粉体的粉碎技术进行，增加了工艺的复杂性。
共沉淀技术是改进的高温固相技术，具体就是先将金属硝酸盐或氯化物水溶液按一定摩尔比混合，然后加入沉淀剂，得到均匀的共沉淀物，沉淀物经洗涤、干燥后再进行热分解从而制得陶瓷粉体。同高温固相技术相比，共沉淀技术可以生产具有较好化学计量组成的电子陶瓷粉体，所生产的粉体性能优于传统高温技术生产的粉体，日、美等国在八十年代拟用共沉淀技术代替高温固相技术，但是由于工艺技术本身的原因，以草酸法生产钛酸钡为例，(C2O4)2-对TiO2+和Ba2+的络和度不同，在制得的产品中会出现缺钡现象，导致烧结性能降低，所以此项技术没有大面积推广。
专利00111682.7采用了溶胶-沉淀的方法制备锆钛酸铅(PZT)超细粉体，该方法使用丙酮作为沉淀剂、氨水为催化剂，将溶胶和丙酮按照一定的比例迅速混合，强烈搅拌，同时迅速加入浓氨水作为催化剂，得到沉淀物。沉淀物经过清洗、干燥、热处理后得到分散性较好、粒度在120～180nm的PZT超细粉体。但是由于材料体系的不同，用该专利的程序来制备PMNT超细粉体，会出现以下问题1、由于该方法中采用了将溶胶迅速加入丙酮中的方法，虽然加入的同时在进行强烈的搅拌，但是由于大量溶胶的同时进入，难以避免晶粒的长大，不能使晶粒的生成和长大过程完全分开，这就为颗粒的长大创造了条件，同时会造成大颗粒的产生，使生成的颗粒均匀性变差。2、采用将沉淀置于烘箱中在60℃～80℃干燥的方法进行粉体快速干燥，会造成部分粉体的团聚，影响最终粉体的分散性。
发明内容
鉴于目前超细粉体制备技术的局限，本发明提出一种制备PMNT超细粉体的新方法。该方法在传统的共沉淀法的基础上，采用先制备出前驱体溶液，然后用超声振荡和化学沉淀的方法得到PMN-PT粉体。该方法制备的粉体具有晶粒细小，大小均匀，分散性好，烧结温度低的特点。与前面的方法相比，既避免了溶胶凝胶方法的长时间凝胶过程和凝胶过程中分子网络的形成，又避免了高温固相烧结需要的高温，试验结果证明，本发明得到的超细粉体粒径更细，试验过程容易控制。
本发明制备方法的工艺步骤顺序如下1、配制浓度为Ymol/l的溶胶前驱液以分析纯醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)、钛酸四丁脂(Ti(OC4H9)4)和乙醇铌(Nb(OC2H5)5)为原料，按照分子式(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(简称PMN-PT，0＜x＜1)中分子的摩尔比，并使Mg的物质的量过量(3～6)mol％、Pb的物质的量过量(5～10)mol％，即配制时使前驱液中各元素的物质的量的比为Pb∶Mg∶Nb∶Ti＝(1.1～1.05)∶(1.03～1.06)(1-x)/3∶2(1-x)/3∶x。以浓度为Ymol/l的溶胶的配制为例，介绍溶胶的配制流程。取醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)(1.1～1.05)·380·Yg放入烧杯中，在温度为120℃的干燥箱中保温30～60分钟，然后溶于(1800·Y)ml以上的乙二醇单甲醚中，充分的搅拌溶解。准确称取乙酸镁(Mg(CH3COO)2·3H2O)(1.03～1.06)(1-x)·214·Y/3g放入烧杯中，在温度为120℃的干燥箱中保温30～60分钟，然后将其溶于(1800·Y)ml以上的乙二醇单甲醚中，充分的搅拌溶解。取232·Y·(1-x)g的乙醇铌和(x·Y)g的钛酸四丁脂分别溶于100Yml的乙二醇单甲醚中，并在乙醇铌和钛酸四丁脂的溶液中分别加入(50～100)·Yml的乙酰丙酮，以上四种溶液分别充分的搅拌溶解以后，混合到一起，并加入(50～100)·Yml的乙酰丙酮、50～150ml的醋酸和50～150ml的甲酰铵，超声振荡10～20min，搅拌0.5～1小时，得到稳定的PMN-PT前驱液。
2、配制碱性溶液将丙酮和氨水以5∶1～10∶1的比例混和，调整溶液的PH值在7～9之间，用磁力搅拌器猛烈搅拌5～10min，使两种溶液混合均匀，得到共沉淀所需要的碱性溶液；3、沉淀将第2步配制得到的碱性溶液置于超声波发生器中以200mA的电流超声振荡，然后通过带有蠕动泵的毛细管将PMNT前驱液加入到碱性溶液中。蠕动泵工作时压迫容器中的前驱液，使前驱液通过毛细管进入碱性溶液。本发明以蠕动泵控制溶胶的加入速度，以毛细管控制溶胶的粒径，缓慢的将占碱性溶液体积(1/10～1/5)的前驱液加入到碱性溶液中，一边加入一边超声振荡，使加入的溶胶成核速率增加，新的沉淀相易于生成，但是难以长大，前驱液完全加入以后，继续超声振荡10～15分钟，为防止过分超声振荡产生沉淀，采用每超声振荡1～2分钟，停止1～2分钟的间断超声振荡的方式进行，超声振荡完成后，用磁力搅拌器对已经产生沉淀的前驱液强力搅拌0.5～1小时，保证溶液中的成分完全沉淀出来。
4、沉淀处理沉淀形成以后，首先使用高速离心机对第三步中加入前驱液后产生了沉淀的碱性溶液进行过滤，得到白色的沉淀。然后将沉淀用丙酮反复冲洗，一方面减小颗粒由于羟基架桥作用而形成硬团聚，另一方面利用丙酮具有较小的表面张力的特点，削弱脱水过程中的毛细管力，使颗粒间的结合强度降低。最后以丙酮为介质，用超声波发生器进行超声振荡，以进一步利用超声波的空化和机械冲击作用将已经长大的颗粒粉碎，保证颗粒的细小均匀。过滤以后利用真空冷冻干燥装置在-50℃～-60℃，压力为13～26Pa的情况下对沉淀进行脱水干燥，获得分散性好，较普通方法干燥平均粒径更小的超细粉。
5、烧结为了得到钙钛矿相的PMNT陶瓷粉体，将真空冷冻干燥得到的粉体置于热处理炉中煅烧，煅烧温度控制在650℃～750℃，保温1～3小时，得到PMN-PT超细粉。为了保证粉末的均匀性，对煅烧后的PMN-PT超细粉进行沉降分离，得到40～80nm的PMN-PT超细粉。
至此，本发明铌镁酸铅-钛酸铅超细粉体的制备完成。
本发明利用共沉淀的原理，通过合理的控制溶胶加入的方式和超声波振荡来改变反应条件，抑制晶粒的生成和长大，制备PMNT超细粉体，得到了完全钙钛矿相、粒度在40～80nm的PMN-PT超细粉，具有烧结温度低、分散性好、粒度细小均匀的特点，为铁电厚膜和铁电陶瓷的制备奠定了良好的基础。
本发明的特点在于1、本发明溶胶的配制成分精确、易于控制，并且掺杂方便，前驱液稳定性好，在成分上保证了完全钙钛矿相的形成。
2、本发明先配制出溶胶沉淀需要的碱性溶液，然后采用带有蠕动泵的毛细管慢慢的将溶胶加入到这种碱性溶液中。由于细小的管径限制了溶胶和碱性溶液的接触面积，因此形成的晶粒很小，同时，由于这种沉淀是在超声波发生器中进行，颗粒在管口一旦形成就由于超声振荡而离开毛细管口，不再有长大的可能，两者的结合从根本上限制了晶粒的生成尺寸，抑制了晶粒的长大，使新的沉淀相易于生成，但是难于长大，并且对已经长大的颗粒通过超声波的机械作用使之破碎，保证了超细粉的粒径细小。
3、本发明在粉体的干燥阶段使用了真空冷冻装置，结合有机溶剂(丙酮)对粉体的反复清洗，避免了烘干保温造成的粉体团聚，使粉体有更好的分散性。
4、本发明制备的PMNT超细粉体烧结温度低，分散性好，粒径在40～80nm之间，且具有完全的钙钛矿相。
图1.PMNT超细粉在热处理温度为750℃，保温1h时的X射线衍射分析(XRD)图谱。
图2.PMNT超细粉的TEM照片。
具体实施例方式
实施例1第一步PMNT溶胶的合成。
以分子式0.9Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.1PbO3(Mg的物质的量过量5mol％、Pb的物质的量过量10mol％)的各成分摩尔比为计量标准，配制0.2mol/l的PMNT前驱液。称取1.672g的醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、0.270g的乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)、0.7632g的乙醇铌(Ni(OC2H5))和0.136g的钛酸四丁脂(Ti(OC4H9)4)。将醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)和乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)在120℃的干燥箱中保温30分钟，然后将其分别溶于7ml的乙二醇甲醚中，搅拌1小时，使其充分溶解。将乙醇铌和钛酸四丁脂分别溶于3ml的乙二醇单甲醚中，搅拌0.5小时，然后在乙醇铌和钛酸四丁脂的溶液中分别加入2ml的乙酰丙酮，以上四种溶液分别充分的搅拌溶解以后，混合到一起，并加入4ml的乙酰丙酮、3ml的醋酸和4ml的甲酰铵，超声振荡20分钟，搅拌1小时，得到稳定的PMN-PT前驱液。
第二步碱性溶液的配制将30ml丙酮和6ml氨水以5∶1的比例混和，使溶液的PH值在8左右，用磁力搅拌器猛烈搅拌10分钟，得到共沉淀所需要的碱性溶液。
第三步沉淀将第二步配制的碱性溶液置于超声容器中超声振荡，然后用带有蠕动泵的毛细管缓慢的加入前驱液6ml，完全加入以后，继续超声10分钟，然后利用磁力搅拌器强力搅拌0.5小时，保证溶液中加入的原成分完全沉淀出来。
第四步沉淀处理用离心机将溶液中的沉淀物过滤出，用丙酮反复清洗，并采用超声1分钟停止1分钟的间隔超声震荡的办法进行处理，最后将过滤出的超细粉真空冷冻干燥。
第五步烧结干燥以后的粉体置于热处理炉中在750℃煅烧2小时，得到PMN-PT超细粉，为了保证粉末的均匀性，进行沉降分离，得到40～80nm的PMN-PT超细粉。
实施例2第一步PMNT溶胶的合成。
以分子式0.9Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.1PbO3(Mg的物质的量过量3mol％、Pb的物质的量过量10mol％)的各成分摩尔比为计量标准，配制0.2mol/l的PMNT前驱液。称取1.672g的醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、0.1893g的乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)、0.7632g的乙醇铌(Ni(OC2H5))和0.136g的钛酸四丁脂(Ti(OC4H9)4)。将醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)和乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)在温度为120℃的干燥箱中保温60分钟，然后分别溶于7ml乙二醇甲醚中，搅拌1小时，使其充分的溶解。将乙醇铌和钛酸四丁脂分别溶于5ml的乙二醇单甲醚中，搅拌0.5小时，然后在乙醇铌和钛酸四丁脂的溶液中分别加入1ml的乙酰丙酮，以上四种溶液分别充分的搅拌溶解以后，混合到一起，并加入2ml的乙酰丙酮、3ml的醋酸和4ml的甲酰铵，超声振荡20分钟，搅拌0.5小时，得到稳定的PMN-PT前驱液。
第二步碱性溶液的配制将丙酮21ml和氨水3ml混和，使溶液的PH值在7左右，用磁力搅拌器猛烈搅拌10分钟，得到共沉淀所需要的碱性溶液。
第三步沉淀将第二步配制的碱性溶液置于超声容器中超声，然后用带有蠕动泵的毛细管缓慢的加入前驱液5ml，完全加入以后，继续超声振荡10分钟，然后利用磁力搅拌器强力搅拌0.5小时，保证溶液中加入的原成分完全沉淀出来。
第四步沉淀处理用离心机将溶液中的沉淀物过滤出，用丙酮反复清洗，并采用每1分钟停止1分钟的间隔超声振荡的办法进行处理，最后将过滤出的超细粉真空冷冻干燥。
第五步烧结干燥以后的粉体置于热处理炉中在750℃煅烧1小时，得到PMN-PT超细粉，为了保证粉末的均匀性，进行沉降分离，得到40～80nm的PMN-PT超细粉。
实施例3第一步PMNT溶胶的合成。
以分子式0.9Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.1PbO3(Mg的物质的量过量5mol％、Pb的物质的量过量5mol％)的各成分摩尔比为计量标准，配制0.2mol/l的PMNT前驱液。称取1.596g的醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、0.2696g的乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)、0.7632g的乙醇铌(Ni(OC2H5))和0.136g的钛酸四丁脂(Ti(OC4H9)4)。将醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)和乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)在温度为120℃的干燥箱中保温40min，然后分别溶于7ml乙二醇甲醚中，搅拌1小时，使其充分的溶解。将乙醇铌和钛酸四丁脂分别溶于3ml的乙二醇单甲醚中，搅拌0.5小时，然后在乙醇铌和钛酸四丁脂的溶液中分别加入1ml的乙酰丙酮，以上四种溶液分别充分的搅拌溶解以后，混合到一起，并加入2ml的乙酰丙酮、3ml的醋酸和4ml的甲酰铵，超声振荡10分钟，搅拌1小时，得到稳定的PMN-PT前驱液。
第二步碱性溶液的配制将丙酮20ml和氨水5ml混和，使溶液的PH值在9左右，用磁力搅拌器猛烈搅拌5分钟，得到共沉淀所需要的碱性溶液。
第三步沉淀将第二步配制的碱性溶液置于超声容器中超声，然后用带有蠕动泵的毛细管缓慢的加入前驱液5ml，完全加入以后，继续超声振荡10分钟，然后利用磁力搅拌器强力搅拌0.5小时，保证溶液中加入的原成分完全沉淀出来。
第四步沉淀处理用离心机将溶液中的沉淀物过滤出，用丙酮反复清洗，并采用超声2分钟停止2分钟的间隔超声的办法进行处理，最后将过滤出的超细粉真空冷冻干燥。
第五步烧结干燥以后的粉体置于热处理炉中在650℃煅烧2小时，得到PMN-PT超细粉，为了保证粉末的均匀性，进行沉降分离，得到40～80nm的PMN-PT超细粉。
实施例4第一步PMNT溶胶的合成。
以分子式0.71Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.29PbO3(Mg的物质的量过量3mol％、Pb的物质的量过量10mol％)的各成分摩尔比为计量标准，配制0.2mol/l的PMNT前驱液。称取4.18g的醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、0.5217g的乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)、1.5052g的乙醇铌(Ni(OC2H5))和0.986g的钛酸四丁脂(Ti(OC4H9)4)。将醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)和乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)在温度为120℃的干燥箱中保温40分钟，然后分别溶于10ml乙二醇单甲醚中，搅拌1小时，使其充分的溶解。将乙醇铌和钛酸四丁脂分别溶于8ml的乙二醇单甲醚中，搅拌0.5小时，然后在乙醇铌和钛酸四丁脂的溶液中分别加入4ml的乙酰丙酮，以上四种溶液分别充分的搅拌溶解以后，混合到一起，并加入2ml的乙酰丙酮、2ml的醋酸和4ml的甲酰铵，超声振荡10分钟，搅拌1小时，得到稳定的PMN-PT前驱液。
第二步碱性溶液的配制将30ml丙酮和6ml氨水混和，使溶液的PH值在8左右，用磁力搅拌器猛烈搅拌10分钟，得到共沉淀所需要的碱性溶液。
第三步沉淀将第二步配制的碱性溶液置于超声容器中超声振荡，然后用带有蠕动泵的毛细管缓慢的加入前驱液4ml，完全加入以后，继续超声10分钟，然后利用磁力搅拌器强力搅拌0.5h，保证溶液中加入的原成分完全沉淀出来。
第四步沉淀处理用离心机将溶液中的沉淀物过滤出，用丙酮反复清洗，并采用超声震荡1分钟停止1分钟的间隔超声的办法进行处理，最后将过滤出的超细粉真空冷冻干燥。
第五步烧结干燥以后的粉体置于热处理炉中在650℃煅烧2.5小时，得到PMN-PT超细粉，为了保证粉末的均匀性，进行沉降分离，得到40～80nm的PMN-PT超细粉。
实施例5第一步PMNT溶胶的合成。
以分子式0.65Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.35PbO3(Mg的物质的量过量6mol％、Pb的物质的量过量5mol％)的各成分摩尔比为计量标准，配制0.2mol/l的PMNT前驱液。称取3.99g的醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、0.5369g的乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)、1.5052g的乙醇铌(Ni(OC2H5))和0.986g的钛酸四丁脂(Ti(OC4H9)4)。将醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)和乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)在温度为120℃的干燥箱中保温40min，然后分别溶于10ml乙二醇单甲醚中，搅拌1小时，使其充分的溶解。将乙醇铌和钛酸四丁脂分别溶于8ml的乙二醇单甲醚中，搅拌0.5小时，然后在乙醇铌和钛酸四丁脂的溶液中分别加入4ml的乙酰丙酮，以上四种溶液分别充分的搅拌溶解以后，混合到一起，并加入2ml的乙酰丙酮、2ml的醋酸和4ml的甲酰铵，超声振荡10分钟，搅拌1小时，得到稳定的PMN-PT前驱液。
第二步碱性溶液的配制将丙酮30ml和氨水3ml混和，使溶液的PH值在7左右，用磁力搅拌器猛烈搅拌15分钟，得到共沉淀所需要的碱性溶液。
第三步沉淀将第二步配制的碱性溶液置于超声容器中超声，然后用带有蠕动泵的毛细管缓慢的加入前驱液3ml，完全加入以后，继续超声振荡15分钟，然后利用磁力搅拌器强力搅拌0.5小时，保证溶液中加入的原成分完全沉淀出来。
第四步沉淀处理用离心机将溶液中的沉淀物过滤出，用丙酮反复清洗，并采用每超声2分钟停止2分钟的隔超声振荡的办法进行处理，最后将过滤出的超细粉真空冷冻干燥。
第五步烧结干燥以后的粉体置于热处理炉中在700℃煅烧2小时，得到PMN-PT超细粉，为了保证粉末的均匀性，进行沉降分离，得到40～80nm的PMN-PT超细粉。
用本发明方法制备的PMNT超细粉通过透射电镜分析(TEM)，能谱分析(EDS)，X射线衍射分析(XRD)等微观测试分析手段，证实其具有成分精确、粒度细小均匀、分散性好的特点，通过调节工艺参数可得到完全钙钛矿相的PMNT超细粉。
图1.所示为PMNT超细粉在热处理温度为750℃，保温1小时时的X射线衍射分析(XRD)图谱。图2所示PMNT超细粉的TEM照片(X50000)。
下表所示为超细粉的能谱分析结果。
表1PMNT成分比较
权利要求
1.一种铌镁酸铅-钛酸铅固溶体超细粉体的制备方法，其特征是该方法由以下5个步骤顺序组成(1)配制浓度为Ymol/l的PMNT溶胶前驱液以分析纯醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)、钛酸四丁脂(Ti(OC4H9)4)和乙醇铌(Nb(OC2H5)5)为原料，按照分子式(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(简称PMN-PT，0＜x＜1)中分子的摩尔比，并使Mg的物质的量过量(3～6)mol％、Pb的物质的量过量(5～10)mol％，即配制时使前驱液中各元素的物质的量的比为Pb∶Mg∶Nb∶Ti＝(1.1～1.05)∶(1.03～1.06)(1-x)/3∶2(1-x)/3∶x；取醋酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)(1.1～1.05)·380·Yg，在温度为120℃的干燥箱中保温30～60分钟，然后溶于(1800·Y)ml以上的乙二醇单甲醚中，充分的搅拌溶解；准确称取乙酸镁(Mg(CH3COO)2·3H2O)(1.03～1.06)(1-x)·214·Y/3g，在温度为120℃的干燥箱中保温30～60分钟，然后将其溶于(1800·Y)ml以上的乙二醇单甲醚中，充分的搅拌溶解；取232·Y·(1-x)g的乙醇铌和(x·Y)g的钛酸四丁脂分别溶于100Yml的乙二醇单甲醚中，并在乙醇铌和钛酸四丁脂的溶液中分别加入(50～100)·Yml的乙酰丙酮，以上四种溶液分别充分的搅拌溶解以后，混合到一起，并加入(50～100)·Yml的乙酰丙酮、50～150ml的醋酸和50～150ml的甲酰铵，超声振荡10～20分钟，搅拌0.5～1小时，得到稳定的PMN-PT前驱液。(2)配制碱性溶液将丙酮和氨水以5∶1～10∶1的比例混和，调整溶液的PH值在7～9之间，用磁力搅拌器猛烈搅拌5～10min，使两种溶液混合均匀，得到共沉淀所需要的碱性溶液；(3)以带有蠕动泵的毛细管将占碱性溶液体积(1/10～1/5)的前驱液缓慢的加入到碱性溶液中，一边加入一边超声振荡，完全加入以后，继续超声5～10分钟，每超声振荡1～3分钟，停止1～3分钟，超声振荡完成后，用磁力搅拌器对已经产生沉淀的前驱液强力搅拌0.5～1小时；(4)将第三步中加入前驱液后产生了沉淀的碱性溶液用高速离心机过滤，然后用丙酮反复清洗得到的沉淀，清洗3～5遍以后，将沉淀置于丙酮中，用超声波发生器进行超声振荡，最后将过滤后的沉淀置于真空冷冻箱中在-50℃～-60℃，压力为13～26Pa的情况下进行脱水干燥，获得超细粉。(5)将真空冷冻干燥得到的粉体置于热处理炉中在650℃～750℃煅烧，保温1～3小时，得到PMN-PT超细粉。
全文摘要
一种铌镁酸铅－钛酸铅固溶体超细粉体的制备方法。其特征在于改变了常规超细粉体制备方法(溶胶凝胶法和共沉淀法)的制备流程，采用带有蠕动泵的毛细管缓慢地将溶胶加入到一种碱性溶液中的手段控制粉体的生成条件，从根本上限制了粉体颗粒的粒径，解决了粉体制备周期长，烧结温度高的问题；在粉体干燥阶段采用有机溶剂清洗结合真空冷冻干燥的方法，解决了目前制备方法中的粉体分散性差的局限。本发明制备的超细粉体具有烧结温度低的特点，经透射电镜(TEM)，能谱(EDS)及X射线衍射分析(XRD)等仪器测试分析，证实其具有成分精确、粒度细小均匀、分散性好，完全钙钛矿相的特点。
文档编号C04B35/624GK1721366SQ200410068949
公开日2006年1月18日 申请日期2004年7月15日 优先权日2004年7月15日
发明者张清涛, 李艳秋, 刘少波 申请人:中国科学院电工研究所