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含钽或者铌的铁电材料,由于在铁电器件和光催化剂的发展中有着广泛的应用前景,而成为人们关注的热点。
本文使用五氧化二钽和五氧化二铌这两种廉价,稳定的原料,发展了一种合成稳定的水溶性钽或铌前体的方法。使用自制的前体,运用Pechini方法,制备了0.65PMN-0.35PT(0.65Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.35PbTiO3)陶瓷,研究了它的合成工艺,并对结构、形貌和一些电学性能进行了表征。
本文的主要的工作进展如下:
1.使用五氧化二铌或五氧化二钽这两种廉价原料,通过碱熔法分别合成了铌(或钽)的柠檬酸溶液,铌(或钽)的酒石酸溶液。在这几种前体溶液中,铌(或钽)的纯度均在99wt%以上。通过红外分析得知,铌、钽分别以金属螯合物(COO-Nb-O)和(COO-Ta-O)的形式存在于前体溶液中。水溶性铌或钽前体,在室温大气环境中,表现出优异的稳定性。
2.用Pechini方法,以自制的水溶性铌前体为原料制备了0.65PMN-0.35PT陶瓷。研究了过量Pb含量和退火温度对焦绿石和钙钛矿相形成和电学性能的影响。实验表明:采用水溶性铌前体和Pechini方法,焦绿石相向钙钛矿相转变的初始温度为650℃,同固相烧结法的950℃初始转变温度相比,明显降低。也证实过量的Pb含量,有利于钙钛矿相的生成。
3.在优化的工艺条件下,在Pb过量15%,1250℃下退火两小时,获得了钙钛矿相纯度在98.5%以上的0.65PMN-0.35PT致密陶瓷。一系列的测试结果表明:此陶瓷为典型的弛豫铁电陶瓷体,具有良好的介电、铁电和压电性质,室温下介电常数约为3700,剩余极化18uC/cm2,压电系数d33=360pC/N。
4.采用水热法,合成了LiNbO3粉末的一种中间体,在500℃下退火得到了较纯的LiNbO3粉末。同一般的固相法烧结相比,结晶温度明显降低近700℃。