CN103319168A - 高居里点、宽居里温区bzt铁电陶瓷材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
高居里点、宽居里温区BZT铁电陶瓷材料的制备方法，1）以水热法在碱性条件下用BaCl2·2H2O和ZrOCl2·8H2O合成出BaZrO3粉体，2）以水热法在碱性条件下用BaCl2·2H2O和TiCl4合成出BaTiO3粉体，3）将BaZrO3和BaTiO3按照BaZrxTi1-xO3（0.05≤x≤0.25）的配比混合并进行微波烧结，得BZT铁电陶瓷材料。本发明能通过改变x值实现降低居里温度、展宽并压低居里峰以及提高居里温区内BZT铁电陶瓷的介电常数的目的，且提供的BZT铁电陶瓷具有Pb-基电子陶瓷的特性，可在实际应用中替换含铅器件以避免其在使用中对人体和环境造成的危害。
Description
技术领域
本发明属于材料领用，涉及一种铁电材料的制备方法，特别涉及一种高居里点、宽居里温区BZT（BaZrxTi1-xO3，0.05≤x≤0.25）铁电陶瓷材料的制备方法。
背景技术
BaTiO3是最早发现的一种钙钛矿型铁电体，具有较高的介电常数，良好的铁电、压电性能，是当今许多陶瓷电介质的基体材料。纯BaTiO3通过掺杂置换等方法可以制备各种压电换能器、铁电存储器、半导体材料和热敏电阻等电子元件，从而广泛应用于电子工业中。
在BaTiO3陶瓷中常用Zr4+替换Ti4+以降低居里温度、压低并展宽居里峰，通过改变不同掺杂量来实现居里温度以及居里温区宽度的可控。然而，当今使用传统球磨方法制备出的BZT铁电陶瓷材料往往存在居里峰值低、居里温区窄等缺点，由于工作温度的限制，不能在电子陶瓷领域中广泛应用。因此，提高居里峰值、展宽居里温区已经成为了BZT铁电陶瓷发展的一种必然趋势。
目前制备BZT铁电陶瓷最常用的方法是将BaCO3、TiO2、ZrO2进行混合、球磨，但该方法制备出的粉体纯度低、晶粒尺寸不均匀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种居里温度可调的高居里点、宽居里温区BZT铁电陶瓷材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：
1）将BaCl2·2H2O、ZrOCl2·8H2O和NaOH溶解在水中，混合并搅拌均匀，得到BaZrO3前驱液，其中Ba2+与Zr4+的摩尔比为(1.5～2):1，且BaZrO3前驱液的pH值＞14；将BaZrO3前驱液倒入水热反应釜中，在150～200℃下保温8～10h，得到含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液；
2）将BaCl2·2H2O溶解在水中，按Ba2+与Ti4+的摩尔比为(1.5～2):1的比例逐滴加入TiCl4，再按[OH-]与Ti4+的摩尔比为(6～10):1的比例加入NaOH，混合并搅拌均匀，得到BaTiO3前驱物；将BaTiO3前驱物倒入水热反应釜中，在150～200℃下保温8～10h，得到含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液；
3）按照BaZrxTi1-xO3的计量比，将含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液和含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液混合，得到混合悬浊液，其中0.05≤x≤0.25；
4）将混合悬浊液中的Cl-洗涤干净，然后将混合悬浊液中的固体烘干，再进行研磨、造粒、成型，得到陶瓷生坯；
5）将陶瓷生坯在空气中进行微波烧结，烧结温度为1100～1200℃，烧结时间为30～40min，然后随炉冷却至室温，得到BZT铁电陶瓷材料。
所述的步骤4）中将混合悬浊液中的Cl-洗涤干净后，先将混合悬浊液中的固体超声分散均匀，然后再烘干。
所述的步骤4）中的烘干温度为60～80℃。
所述的步骤4）中造粒时加入PVA。
所述的步骤4）中造粒后依次过40目和80目筛，取两筛中间部分成型。
所述的步骤5）在进行前先将陶瓷生坯进行排胶处理。
所述的排胶处理为将陶瓷生坯在600～800℃的马弗炉中保温以排去水分及有机物。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的BZT铁电陶瓷材料为：BaZrxTi1-xO3，其中0.05≤x≤0.25，掺杂范围广，灵活性大，可满足不同工作温度电子元件的需求。Zr4+是通过与基体材料BaTiO3同为钙钛矿结构的BaZrO3在烧结过程中固溶进入基体中。由于同属钙钛矿(ABO3)型结构且Zr4+半径()与Ti4+半径(
)相差不大，因此BaTiO3和BaZrO3可以无限固溶。烧结过程中Zr4+替换Ti4+进入氧八面体中使晶格发生畸变，抑制晶粒生长，同时由于粉体本身粒度小，使得BZT铁电陶瓷中晶粒相对于传统方法制备出的更加细小，从而得到高居里峰、宽居里温区(50～100℃)、居里温度可调的BZT铁电陶瓷材料，达到了降低居里温度的目的，且制备的BZT铁电陶瓷材料符合无铅、低损耗的要求，同时具有Pb-基电子陶瓷的一些特性，可在实际应用中替换含铅器件以避免其在使用中对人体和环境造成的危害。
本发明的BZT铁电陶瓷材料热的优点表现在以下几个方面：①采用低温水热合成方法(150～200℃)在碱性条件下合成BaTiO3和BaZrO3粉体，纯度高、晶粒尺寸细小均匀(～300nm)、反应时间短且BaTiO3和BaZrO3粉体的形貌可控；采用微波烧结的方法烧结陶瓷，由于其升温和致密化快速，因此能抑制晶粒组织长大，特别适合由水热方法合成出的超细粉体的烧结。同时，微波烧结可降低烧结活化能、提高扩散系数，从而可进行低温快速烧结，使粉体来不及长大就被烧结。②随着x值的增大，BZT铁电陶瓷材料的居里峰呈现降低并展宽的趋势，同时居里温度由纯BaTiO3的125℃降低到x=0.25时的26℃，由于本发明的BZT铁电陶瓷介温谱中有较宽大的居里温区，可根据实际需要来确定居里温度，从而确定BaZrO3的掺杂量，通过改变x值实现降低居里温度、展宽并压低居里峰以及提高居里温区内BZT铁电陶瓷的介电常数的目的。③由于BaTiO3和BaZrO3粉体晶粒细小，微波烧结与Zr4+的置换又抑制了晶粒的生长，使得BZT铁电陶瓷中的非铁电相区域得到分散，使由于自发极化产生的几何应变及机械应力得到缓冲，从而使电畴的运动在较宽的温度范围内比较顺利的完成。本发明制备出的BZT铁电陶瓷的介电常数-温度曲线显示：居里温区宽度最大可达120摄氏度以上，随着Zr含量的增加，居里温区变宽，且逐渐显示出弛豫特性。
附图说明
图1是本发明实施例1的步骤1）制备的含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液中的BaZrO3粉体的XRD图谱；
图2是本发明实施例1的步骤2）制备的含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液中的BaTiO3粉体的XRD图谱；
图3是实施例1的步骤1）制备的含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液中的BaZrO3粉体的SEM图和步骤2）制备的含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液中的BaTiO3粉体的SEM图，其中(a)为BaTiO3粉体的SEM图，(b)为BaZrO3粉体的SEM图；
图4是实施例1制备的BaZr0.05Ti0.95O3铁电陶瓷在0.1～1000kHz频率下介电常数-温度图谱；
图5是实施例2制备的BaZr0.1Ti0.9O3铁电陶瓷在0.1～1000kHz频率下介电常数-温度图谱；
图6是实施例3制备的BaZr0.15Ti0.85O3铁电陶瓷在0.1～1000kHz频率下介电常数-温度图谱；
图7是实施例4制备的BaZr0.2Ti0.8O3铁电陶瓷在0.1～1000kHz频率下介电常数-温度图谱；
图8是实施例5制备的BaZr0.25Ti0.75O3铁电陶瓷在0.1～1000kHz频率下介电常数-温度图谱；
图9是本发明不同Zr掺杂量的BZT铁电陶瓷的XRD图谱，其中a、b、c、d、e分别为实施例1至实施例5制备的BZT铁电陶瓷的XRD图谱；
图10是图9的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的实施例中所用原料均为化学纯。
实施例1
1）将BaCl2·2H2O固体、ZrOCl2·8H2O固体和NaOH固体溶解在水中，混合并搅拌均匀（2min），得到BaZrO3前驱液，其中Ba2+与Zr4+的摩尔比为1.5:1，且BaZrO3前驱液的pH值＞14；将BaZrO3前驱液倒入水热反应釜中，在150℃下保温10h，得到含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液；
2）将BaCl2·2H2O固体溶解在水中，按Ba2+与Ti4+的摩尔比为2:1的比例逐滴加入TiCl4，再按[OH-]与Ti4+的摩尔比为10:1的比例加入NaOH固体，混合并搅拌均匀（2min），得到BaTiO3前驱物；将BaTiO3前驱物倒入水热反应釜中，在180℃下保温10h，得到含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液；
3）按照BaZrxTi1-xO3的计量比，将含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液和含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液混合，得到混合悬浊液，其中x=0.05；
4）将混合悬浊液中的Cl-洗涤干净（洗涤干净后的混合悬浊液中的上清液用AgNO3溶液检验时没有白色沉淀生成），然后先将混合悬浊液中的固体超声分散均匀，然后再在80℃下烘干，再进行研磨、加入PVA造粒，造粒后依次过40目和80目筛，取两筛中间部分成型，得到陶瓷生坯；
5）将陶瓷生坯先在600℃的马弗炉中保温40min排去水分及有机物，再在空气中进行微波烧结，烧结温度为1100℃，保温时间30min，然后随炉冷却至室温，得到BZT铁电陶瓷材料（BaZr0.05Ti0.95O3）。
图1是本发明实施例1的步骤1）制备的含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液中的BaZrO3粉体的XRD图谱，从图中可以看出：所有衍射峰均与BaZrO3标准卡片相对应，所得BaZrO3粉体为纯相。
图2是本发明实施例1的步骤2）制备的含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液中的BaTiO3粉体的XRD图谱，从图中可以看出：所有衍射峰均与BaTiO3标准卡片相对应，所得BaTiO3粉体为纯相。
图3是实施例1的步骤1）制备的含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液中的BaZrO3粉体的SEM图和步骤2）制备的含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液中的BaTiO3粉体的SEM图，其中(a)为BaTiO3粉体的SEM图，(b)为BaZrO3粉体的SEM图，从图中可以看出：BaTiO3晶粒呈球状，晶粒尺寸约为0.1μm；BaZrO3晶粒呈菱形十二面体，晶粒尺寸约为2μm。
将实施例1得到的BZT（BaZr0.05Ti0.95O3）铁电陶瓷样品上下两侧用砂纸打磨光滑，涂以Ag浆作为电极，测量不同频率下(0.1～1000kHz)BaZr0.05Ti0.95O3的介电常数-温度曲线（具体频率分别为0.1kHz、1kHz、10kHz、100kHz和1000kHz），结果如图4所示，从图中可以看出：该BZT铁电陶瓷样品的铁电-顺电转变温度(TC)发生在110.72℃，较纯相BaTiO3有10℃左右的降低，介电常数最高达到12781.47。在60℃附近发生由斜方相向立方相的转变(TO)。在居里峰左侧，观察到略微的弛豫现象。与传统固相法所制备出的相同体系陶瓷相比，居里峰明显较宽。
实施例2
1）将BaCl2·2H2O固体、ZrOCl2·8H2O固体和NaOH固体溶解在水中，混合并搅拌均匀（2min），得到BaZrO3前驱液，其中Ba2+与Zr4+的摩尔比为1.5:1，且BaZrO3前驱液的pH值＞14；将BaZrO3前驱液倒入水热反应釜中，在150℃下保温10h，得到含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液；
2）将BaCl2·2H2O固体溶解在水中，按Ba2+与Ti4+的摩尔比为2:1的比例逐滴加入TiCl4，再按[OH-]与Ti4+的摩尔比为10:1的比例加入NaOH固体，混合并搅拌均匀（2min），得到BaTiO3前驱物；将BaTiO3前驱物倒入水热反应釜中，在180℃下保温10h，得到含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液；
3）按照BaZrxTi1-xO3的计量比，将含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液和含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液混合，得到混合悬浊液，其中x=0.1；
4）将混合悬浊液中的Cl-洗涤干净（洗涤干净后的混合悬浊液中的上清液用AgNO3溶液检验时没有白色沉淀生成），然后先将混合悬浊液中的固体超声分散均匀，然后再在80℃下烘干，再进行研磨、加入PVA造粒，造粒后依次过40目和80目筛，取两筛中间部分成型，得到陶瓷生坯；
5）将陶瓷生坯先在600℃的马弗炉中保温40min排去水分及有机物，再在空气中进行微波烧结，烧结温度为1100℃，保温时间30min，然后随炉冷却至室温，得到BZT铁电陶瓷材料（BaZr0.1Ti0.9O3）。
将实施例2得到的BZT（BaZr0.1Ti0.9O3）铁电陶瓷样品上下两侧用砂纸打磨光滑，涂以Ag浆作为电极，测量不同频率下(0.1～1000kHz)BaZr0.1Ti0.9O3的介电常数-温度曲线（具体频率分别为0.1kHz、1kHz、10kHz、100kHz和1000kHz），结果如图5所示，从图中可以看出：该BZT铁电陶瓷样品的铁电-顺电转变温度(TC)发生在88.91℃，较纯相BaTiO3有30℃左右的降低；介电常数最高达到14713.66，与纯相钛酸钡相比有明显地提高，同时在居里点左侧发生了较明显的介电弛豫现象。与传统固相法所制备出的相同体系陶瓷相比，居里峰明显较宽。
实施例3
1）将BaCl2·2H2O固体、ZrOCl2·8H2O固体和NaOH固体溶解在水中，混合并搅拌均匀（2min），得到BaZrO3前驱液，其中Ba2+与Zr4+的摩尔比为1.5:1，且BaZrO3前驱液的pH值＞14；将BaZrO3前驱液倒入水热反应釜中，在150℃下保温10h，得到含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液；
2）将BaCl2·2H2O固体溶解在水中，按Ba2+与Ti4+的摩尔比为2:1的比例逐滴加入TiCl4，再按[OH-]与Ti4+的摩尔比为10:1的比例加入NaOH固体，混合并搅拌均匀（2min），得到BaTiO3前驱物；将BaTiO3前驱物倒入水热反应釜中，在180℃下保温10h，得到含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液；
3）按照BaZrxTi1-xO3的计量比，将含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液和含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液混合，得到混合悬浊液，其中x=0.15；
4）将混合悬浊液中的Cl-洗涤干净（洗涤干净后的混合悬浊液中的上清液用AgNO3溶液检验时没有白色沉淀生成），然后先将混合悬浊液中的固体超声分散均匀，然后再在80℃下烘干，再进行研磨、加入PVA造粒，造粒后依次过40目和80目筛，取两筛中间部分成型，得到陶瓷生坯；
5）将陶瓷生坯先在600℃的马弗炉中保温40min排去水分及有机物，再在空气中进行微波烧结，烧结温度为1100℃，保温时间30min，然后随炉冷却至室温，得到BZT铁电陶瓷材料（BaZr0.15Ti0.85O3）。
将实施例3得到的BZT（BaZr0.15Ti0.85O3）铁电陶瓷样品上下两侧用砂纸打磨光滑，涂以Ag浆作为电极，测量不同频率下(0.1～1000kHz)BaZr0.15Ti0.85O3的介电常数-温度曲线（具体频率分别为0.1kHz、1kHz、10kHz、100kHz和1000kHz），结果如图6所示，从图中可以看出：该BZT铁电陶瓷样品的铁电-顺电转变温度(TC)发生在79.69℃，较纯相BaTiO3有45℃左右的降低；介电常数最高达到10421.97。在居里点左侧发生了较明显的介电弛豫现象。与传统固相法所制备出的相同体系陶瓷相比，居里峰明显较宽。
实施例4
1）将BaCl2·2H2O固体、ZrOCl2·8H2O固体和NaOH固体溶解在水中，混合并搅拌均匀（2min），得到BaZrO3前驱液，其中Ba2+与Zr4+的摩尔比为1.5:1，且BaZrO3前驱液的pH值＞14；将BaZrO3前驱液倒入水热反应釜中，在150℃下保温10h，得到含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液；
2）将BaCl2·2H2O固体溶解在水中，按Ba2+与Ti4+的摩尔比为2:1的比例逐滴加入TiCl4，再按[OH-]与Ti4+的摩尔比为10:1的比例加入NaOH固体，混合并搅拌均匀（2min），得到BaTiO3前驱物；将BaTiO3前驱物倒入水热反应釜中，在180℃下保温10h，得到含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液；
3）按照BaZrxTi1-xO3的计量比，将含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液和含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液混合，得到混合悬浊液，其中x=0.2；
4）将混合悬浊液中的Cl-洗涤干净（洗涤干净后的混合悬浊液中的上清液用AgNO3溶液检验时没有白色沉淀生成），然后先将混合悬浊液中的固体超声分散均匀，然后再在80℃下烘干，再进行研磨、加入PVA造粒，造粒后依次过40目和80目筛，取两筛中间部分成型，得到陶瓷生坯；
5）将陶瓷生坯先在600℃的马弗炉中保温40min排去水分及有机物，再在空气中进行微波烧结，烧结温度为1100℃，保温时间30min，然后随炉冷却至室温，得到BZT铁电陶瓷材料（BaZr0.2Ti0.8O3）。
将实施例4得到的BZT（BaZr0.2Ti0.8O3）铁电陶瓷样品上下两侧用砂纸打磨光滑，涂以Ag浆作为电极，测量不同频率下(0.1～1000kHz)BaZr0.2Ti0.8O3的介电常数-温度曲线（具体频率分别为0.1kHz、1kHz、10kHz、100kHz和1000kHz），结果如图7所示，从图中可以看出：该BZT铁电陶瓷样品的铁电-顺电转变温度(TC)发生在47.39℃，较纯相BaTiO3有70℃左右的降低；介电常数最高达到10004.54。在居里点左侧发生了明显的介电弛豫现象。与传统固相法所制备出的相同体系陶瓷相比，居里峰明显较宽。
实施例5
1）将BaCl2·2H2O固体、ZrOCl2·8H2O固体和NaOH固体溶解在水中，混合并搅拌均匀（2min），得到BaZrO3前驱液，其中Ba2+与Zr4+的摩尔比为1.5:1，且BaZrO3前驱液的pH值＞14；将BaZrO3前驱液倒入水热反应釜中，在150℃下保温10h，得到含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液；
2）将BaCl2·2H2O固体溶解在水中，按Ba2+与Ti4+的摩尔比为2:1的比例逐滴加入TiCl4，再按[OH-]与Ti4+的摩尔比为10:1的比例加入NaOH固体，混合并搅拌均匀（2min），得到BaTiO3前驱物；将BaTiO3前驱物倒入水热反应釜中，在180℃下保温10h，得到含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液；
3）按照BaZrxTi1-xO3的计量比，将含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液和含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液混合，得到混合悬浊液，其中x=0.25；
4）将混合悬浊液中的Cl-洗涤干净（洗涤干净后的混合悬浊液中的上清液用AgNO3溶液检验时没有白色沉淀生成），然后先将混合悬浊液中的固体超声分散均匀，然后再在80℃下烘干，再进行研磨、加入PVA造粒，造粒后依次过40目和80目筛，取两筛中间部分成型，得到陶瓷生坯；
5）将陶瓷生坯先在600℃的马弗炉中保温40min排去水分及有机物，再在空气中进行微波烧结，烧结温度为1100℃，保温时间30min，然后随炉冷却至室温，得到BZT铁电陶瓷材料（BaZr0.25Ti0.75O3）。
将实施例5得到的BZT（BaZr0.25Ti0.75O3）铁电陶瓷样品上下两侧用砂纸打磨光滑，涂以Ag浆作为电极，测量不同频率下(0.1～1000kHz)BaZr0.25Ti0.75O3的介电常数-温度曲线（具体频率分别为0.1kHz、1kHz、10kHz、100kHz和1000kHz），结果如图8所示，从图中可以看出：该BZT铁电陶瓷样品的铁电-顺电转变温度(TC)随着x的增加持续减小，在室温下已无法测得。从该图左侧可以看出：该BZT铁电陶瓷样品同样有介电弛豫的发生。
从实施例1至实施例5得到的BZT铁电陶瓷材料的介电常数-温度曲线（图4至图8）可以看出：随着x值从0.05增大到0.25，居里温度由纯BaTiO3的125℃逐渐降低到室温以下，同时BZT铁电陶瓷材料的介电常数下降、居里峰宽化且表现出弛豫特性。微波烧结使得BZT铁电陶瓷的烧结温度大大降低。本发明中的BZT铁电陶瓷材料的居里峰宽度最大可达120摄氏度以上，较传统方法制备出的BZT铁电陶瓷有大幅提高。
图9是本发明不同Zr掺杂量的BZT铁电陶瓷的XRD图谱，其中a、b、c、d、e分别为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施5制备的BZT铁电陶瓷的XRD图谱。从图9中可以看出：实施例1至实施例5制备的BZT铁电陶瓷的所有衍射峰均与BZT陶瓷的特征峰相对应，且没有第二相出现，表明Zr4+进入BaTiO3晶格中的B位形成连续型固溶体。图10是图9的局部放大图，从图10中可以看出：随着x值的增大，衍射角逐渐向小角度移动。这是由于在布拉格方程2dsinθ=nλ中，晶格间距d与衍射角θ成反比，而由于Zr4+的离子半径大于Ti4+，随着Zr4+的掺杂，使晶格间距增大，从而θ减小。
实施例6
1）将BaCl2·2H2O固体、ZrOCl2·8H2O固体和NaOH固体溶解在水中，混合并搅拌均匀（2min），得到BaZrO3前驱液，其中Ba2+与Zr4+的摩尔比为2:1，且BaZrO3前驱液的pH值＞14；将BaZrO3前驱液倒入水热反应釜中，在200℃下保温8h，得到含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液；
2）将BaCl2·2H2O固体溶解在水中，按Ba2+与Ti4+的摩尔比为1.8:1的比例逐滴加入TiCl4，再按[OH-]与Ti4+的摩尔比为6:1的比例加入NaOH固体，混合并搅拌均匀（2min），得到BaTiO3前驱物；将BaTiO3前驱物倒入水热反应釜中，在150℃下保温9h，得到含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液；
3）按照BaZrxTi1-xO3的计量比，将含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液和含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液混合，得到混合悬浊液，其中x=0.05；
4）将混合悬浊液中的Cl-洗涤干净（洗涤干净后的混合悬浊液中的上清液用AgNO3溶液检验时没有白色沉淀生成），然后先将混合悬浊液中的固体超声分散均匀，然后再在60℃下烘干，再进行研磨、加入PVA造粒，造粒后依次过40目和80目筛，取两筛中间部分成型，得到陶瓷生坯；
5）将陶瓷生坯先在800℃的马弗炉中保温30min排去水分及有机物，再在空气中进行微波烧结，烧结温度为1200℃，保温时间35min，然后随炉冷却至室温，得到BZT铁电陶瓷材料（BaZr0.05Ti0.95O3）。
实施例7
1）将BaCl2·2H2O固体、ZrOCl2·8H2O固体和NaOH固体溶解在水中，混合并搅拌均匀（2min），得到BaZrO3前驱液，其中Ba2+与Zr4+的摩尔比为1.8:1，且BaZrO3前驱液的pH值＞14；将BaZrO3前驱液倒入水热反应釜中，在180℃下保温9h，得到含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液；
2）将BaCl2·2H2O固体溶解在水中，按Ba2+与Ti4+的摩尔比为1.5:1的比例逐滴加入TiCl4，再按[OH-]与Ti4+的摩尔比为8:1的比例加入NaOH固体，混合并搅拌均匀（2min），得到BaTiO3前驱物；将BaTiO3前驱物倒入水热反应釜中，在200℃下保温8h，得到含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液；
3）按照BaZrxTi1-xO3的计量比，将含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液和含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液混合，得到混合悬浊液，其中x=0.1；
4）将混合悬浊液中的Cl-洗涤干净（洗涤干净后的混合悬浊液中的上清液用AgNO3溶液检验时没有白色沉淀生成），然后先将混合悬浊液中的固体超声分散均匀，然后再在70℃下烘干，再进行研磨、加入PVA造粒，造粒后依次过40目和80目筛，取两筛中间部分成型，得到陶瓷生坯；
5）将陶瓷生坯先在700℃的马弗炉中保温60min排去水分及有机物，再在空气中进行微波烧结，烧结温度为1150℃，保温时间40min，然后随炉冷却至室温，得到BZT铁电陶瓷材料（BaZr0.1Ti0.9O3）。
Claims (7)
1.高居里点、宽居里温区BZT铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将BaCl2·2H2O、ZrOCl2·8H2O和NaOH溶解在水中，混合并搅拌均匀，得到BaZrO3前驱液，其中Ba2+与Zr4+的摩尔比为(1.5～2):1，且BaZrO3前驱液的pH值＞14；将BaZrO3前驱液倒入水热反应釜中，在150～200℃下保温8～10h，得到含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液；
2）将BaCl2·2H2O溶解在水中，按Ba2+与Ti4+的摩尔比为(1.5～2):1的比例逐滴加入TiCl4，再按[OH-]与Ti4+的摩尔比为(6～10):1的比例加入NaOH，混合并搅拌均匀，得到BaTiO3前驱物；将BaTiO3前驱物倒入水热反应釜中，在150～200℃下保温8～10h，得到含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液；
3）按照BaZrxTi1-xO3的计量比，将含有BaZrO3粉体的碱性悬浊液和含有BaTiO3粉体的碱性悬浊液混合，得到混合悬浊液，其中0.05≤x≤0.25；
4）将混合悬浊液中的Cl-洗涤干净，然后将混合悬浊液中的固体烘干，再进行研磨、造粒、成型，得到陶瓷生坯；
5）将陶瓷生坯在空气中进行微波烧结，烧结温度为1100～1200℃，烧结时间为30～40min，然后随炉冷却至室温，得到BZT铁电陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的高居里点、宽居里温区BZT铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤4）中将混合悬浊液中的Cl-洗涤干净后，先将混合悬浊液中的固体超声分散均匀，然后再烘干。
3.根据权利要求1或2所述的高居里点、宽居里温区BZT铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤4）中的烘干温度为60～80℃。
4.根据权利要求1所述的高居里点、宽居里温区BZT铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤4）中造粒时加入PVA。
5.根据权利要求1或3所述的高居里点、宽居里温区BZT铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤4）中造粒后依次过40目和80目筛，取两筛中间部分成型。
6.根据权利要求1所述的高居里点、宽居里温区BZT铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤5）在进行前先将陶瓷生坯进行排胶处理。
7.根据权利要求5所述的高居里点、宽居里温区BZT铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的排胶处理为将陶瓷生坯在600～800℃的马弗炉中保温以排去水分及有机物。
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