稀土改性ZnO导电陶瓷粉的制备

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本文分别采用溶胶-凝胶法和沉淀法制备了ZnO粉体,确定了粉体制备的工艺条件;对ZnO粉体进行了La、Pr气相扩渗,制备了新型ZnO导电粉;对稀土气相扩渗后ZnO粉体的组成、结构和导电性能的变化进行了研究。 溶胶-凝胶法制备ZnO粉体的工艺条件:室温,搅拌3h,煅烧温度840℃,烧结制度为200℃保温1h,400℃保温2h,840℃保温1h。沉淀法制备ZnO粉体的工艺条件:分步洗涤,滴速80滴/min,煅烧温度200℃。与溶胶-凝胶法相比,沉淀法制备出的ZnO粉体粒度分布均匀,粒径较小,在100nm左右。 对所制备的纳米ZnO粉体进行了La、Pr气相扩渗,实验结果表明,La、Pr扩渗能明显改善ZnO粉体的导电性能。当La的扩渗浓度为2%(wt),扩渗时间为4h,扩渗温度为420℃时,改性ZnO的室温电阻率最低,由扩渗前的1014Ω·cm下降到1.6×106Ω·cm;当Pr的扩渗浓度为2%(wt),扩渗时间为4h,扩渗温度为400℃时,改性ZnO的室温电阻率最低,由扩渗前的1014Ω·cm下降到1.9×106Ω·cm。 XRD测试表明,经过La、Pr气相扩渗,ZnO粉体的主体特征峰没有明显变化,但分别在29.5°和30.5°出现了与稀土有关的特征峰,说明La、Pr渗入了ZnO粉体,并导致了ZnO粉体导电性的提高。SEM测试表明ZnO粉体经稀土La、Pr扩渗后晶粒明显细化,团聚现象减弱。热重分析表明La扩渗后的ZnO粉体具有较好的热稳定性,有良好的应用前景。
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