CN110182855A - 稀土元素掺杂pmn-pt弛豫铁电粉体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了稀土元素掺杂PMN‑PT弛豫铁电粉体的制备方法，涉及物理材料化学制备领域，能够克服固相反应法成分不均匀的缺点，具有原料经济实惠，成分均匀，工艺简单的优点。本发明采用的溶胶‑凝胶法（sol‑gel），以冰乙酸为溶剂，柠檬酸为螯合剂，将所需原料的氧化物用有机酸溶解得到RE‑Pb‑Mg‑Nb‑Ti均匀透明的复合前驱体溶液，然后放入烘箱中凝胶化得到干凝胶，最后通过高温煅烧，制备出稀土元素掺杂PMN‑PT超细弛豫铁电粉体。本发明所需原料经济实惠，操作简单易行，是一种具有广阔应用前景的弛豫铁电陶瓷粉制备方法。

Description

稀土元素掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体的制备方法
技术领域
本发明涉及物理材料化学制备领域，尤其涉及稀土元素掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体的制备方法。
背景技术
自从20世纪60年代以来，Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)材料，因其优异的介电性、完美的电压稳定性，高电致应变等特点，常被应用在多层电容器，作动器和电光器件等方面。但因为PMN居里温度温度较低(-15℃)，限制了PMN器件的应用。PMN可以与同为钙钛矿结构的高居里点PbTiO3(490℃),形成组分连续的固溶体PMN-PT，根据相图可知，不同的固溶比会有不同的相结构和性能。这给PMN-PT应用提供广阔的调控空间。
掺杂工艺被广泛应用在材料加工过程中，以期望改变材料的性质,又因稀土元素具有特殊电子层结构和原子半径，经常被掺杂到各种材料中，对材料进行改性处理。稀土离子半径于Pb2+离子的半径比较接近，这也在稀土元素掺杂过程中以稀土离子取代Pb2+以进入钙钛矿晶格结构的A位置，引起了晶格畸变，改变了整个晶体场的分布，进而改变了PMN-PT的压电常数、介电常数以及居里温度等性能，另一方面掺杂稀土离子还可以控制PMN的晶粒尺寸和微畴结构以提高其光学性能。因此稀土掺杂的PMN-PT在电子器件方面将会有广阔的前景。
目前，在PMN-PT制备过程中的一个主要的问题就是容易生成焦绿石相(Pb2Nb2O7和Pb3Nb2O8)，从而大大影响其各项性能。如今在制备PMN-PT粉体及陶瓷的过程中，人们已经找到了多种制备方法。首先是Swartz和Shrout首先提出两步法制备出纯相的PMN粉体，他们首先将MgO和Nb2O5在1000℃下反应生成MgNb2O6，然后再与PbO混合后在800℃煅烧，得到纯钙钛矿相的PMN。该制备方法工艺简单，以在工业和科研上得到广泛的应用，但由于方案仍属于固相反应法，自然会存在成分不均匀，晶粒异常长大，Pb挥发导致化学计量比偏离等常见问题。最常见的化学制备方法是Pechini方法，该方法采用金属有机盐为原料，以柠檬酸(CA)为螯合剂，并用乙二醇(EG)来进一步稳定这些R-CA(R代表金属离子)螯合物。但这种方法所用的原料中乙醇铌或NbCl5价格十分昂贵，而且遇水极易水解，必须在无水环境下操作。另外，卢朝靖，张永成等人采用氢氧化铌代替乙醇铌，和各种乙酸盐为原料，虽部分降低价格，但仍然存在原料价格昂贵，工艺复杂，不易大规模生产等问题。
因此现有技术中缺乏成本价廉，工艺简单的化学法制备高质量的稀土掺杂PMN-PT的粉体。
发明内容
本发明提供了稀土元素掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体的制备方法，克服固相反应法成分不均匀的缺点，具有原料经济实惠，成分均匀，工艺简单的优点。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
稀土元素掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体的制备方法，弛豫铁电粉体的化学通式为[Pb(1-1.5y)REy[(Mg1/3Nb2/3)(1-x)Tix]O3，简写为yRE-PMN-xPT，其中RE为稀土元素，0≤x≤0.40，0≤y≤0.07。制备方法包括：
S1、按照摩尔比Nb:C2H2O4·2H2O＝1:4配制H5Nb3O10和C2H2O4·2H2O的水溶液，向溶液中加入氨水使得PH≥10，溶液析出的白色沉淀物Nb(OH)5，按照摩尔比Nb:C6H8O7·H2O＝1:4配制Nb(OH)5和柠檬酸的水溶液，得到柠檬酸铌溶液；
S2、按照通式的化学计量比配制PbO、MgO、RE2O3的酸溶液，再混合得到RE、Mg、Pb的盐溶液；
S3、按照通式的化学计量比配制C16H36O4Ti的无水乙醇溶液，得到澄清的C16H36O4Ti溶液；
S4、在RE、Mg、Pb的盐溶液中依次加入C16H36O4Ti溶液和柠檬酸铌溶液，得到RE-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；
S5、将复合前驱体溶液烘干得到干凝胶，再将干凝胶高温煅烧，得到稀土元素掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体。
进一步的，柠檬酸铌溶液中存在微量的未溶解物质，过滤并加热浓缩后柠檬酸铌溶液，再加入RE、Mg、Pb的盐溶液。
进一步的，在S2中，PbO、MgO溶解于冰乙酸，RE2O3溶解于冰乙酸或稀硝酸。
进一步的，在S2中，PbO的冰乙酸溶液加入适量的氨水将溶液的PH值调至5，再和RE2O3和MgO的酸溶液混合。
进一步的，C16H36O4Ti的无水乙醇溶液加入了乙酰丙酮溶液。
进一步的，S4中，RE、Mg、Pb的盐溶液中加入C16H36O4Ti溶液后，加入氨水将溶液PH值调至5。
本发明的有益效果是：
本发明采用化学制备方法溶胶-凝胶法,此方法相对传统固相反应法，具有多方面的优势，如：没有机械研磨引入杂质，制的材料纯度高；各组分在分子级混合，所以其化学成分准确，结构相均匀，因为前驱体活性较高降低了材料的合成温度，所得的产物粒度小且分布均匀。
本发明相对于其他常见的化学制备方法，所采用的原料方是各种氧化物、冰乙酸、氢氧化铌、钛酸四丁酯、无水乙醇、氨水等，都是较为常见的原料，而且价格相对低廉，工艺步骤也较为简单，不需要特殊环境和仪器。
本发明制备的粉体经XRD检测均为纯相，且SEM图片显示所得粉体都是超细晶粉体。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是实施例一、二制备的弛豫铁电粉体的X射线衍射图谱，图中a代表实施例一，b代表实施例二；
图2是实施例二制备的弛豫铁电粉体材料的SEM图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例一：0.025La-PMN-0.29PT粉体的制备
(1)首先，将PbO(99.9％)、La2O3(99.99％)、MgO(99.99％)、H5Nb3O10(99.0％)、C16H36O4Ti(98.5％)按照化学计量比称量，以化学通式为0.025La-PMN-0.29PT来计算，以上原料均为阿拉丁(aladdin)公司生产；
(2)柠檬酸铌盐溶液的配置；按照摩尔比Nb:C2H2O4·2H2O＝1:4称取H5Nb3O10和C2H2O4·2H2O于烧杯中，加入适量的蒸馏水在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，至澄清后冷却到室温，然后加入氨水，调整PH≥10，得到白色沉淀物质，将此沉淀悬浊液过滤得到白色的新鲜的Nb(OH)5，按照摩尔比Nb:C6H8O7·H2O＝1:4称量柠檬酸，加入到得到的Nb(OH)5中，加入适量的蒸馏水，放在恒温磁力搅拌器上80℃加热搅拌至完全溶解，过滤后继续加热浓缩得到澄清的柠檬酸铌溶液；
(3)配制La、Mg、Pb的乙酸溶液；按照通式的化学计量比称取La2O3、MgO和PbO，将PbO和MgO放入烧杯中，加入适量的冰乙酸在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，直至PbO完全溶解。将La2O3放入另一个烧杯中，加入适量的冰乙酸放入在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，得到透明溶液，在将上述两种溶液混合均匀，用氨水溶液的PH值调至5附近，得到La、Mg、Pb的乙酸溶液；
(4)配制Ti的溶液；按照通式的化学计量比称取C16H36O4Ti溶液，滴入几点乙酰丙酮，之后加入适量的无水乙醇溶解，得到澄清的Ti溶液；
(5)配制La-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；将步骤(3)中得到的溶液放在磁力搅拌器上80℃搅拌加热，加入步骤(4)得到的Ti的无水乙醇溶液，加入适当的乙醇胺，混合均匀后加入步骤(2)的到柠檬酸溶液，用氨水将PH值调至7附近，搅拌混合均匀得到淡黄时透明的La-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；
(6)凝胶化处理；将步骤(5)得到的复合前驱体溶液放入烘箱中，在80℃下将溶剂蒸发，得到黑色干凝胶；
(7)高温煅烧；将步骤(6)得到的干凝胶，放入马弗炉中在850℃下煅烧2h，得到稀土元素La掺杂PMN-PT超细弛豫铁电粉体。
本实施例制备的纯相La掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体由附图1显示，其各种性能均达到发明目的的要求，性能良好。
实施例二：0.015Sm-PMN-0.29PT粉体的制备
(1)首先，将PbO(99.9％)、Sm2O3(99.99％)、MgO(99.99％)、H5Nb3O10(99.0％)、C16H36O4Ti(98.5％)按照化学计量比称量，具体的化学通式0.015Sm-PMN-0.29PT，以上原料均为阿拉丁(aladdin)公司生产；
(2)柠檬酸铌盐溶液的配置；按照摩尔比Nb:C2H2O4·2H2O＝1:4称取H5Nb3O10和C2H2O4·2H2O于烧杯中，加入适量的蒸馏水在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，至澄清后冷却到室温，然后加入氨水，调整PH≥10，得到白色沉淀物质，将此沉淀悬浊液过滤得到白色的新鲜的Nb(OH)5，按照摩尔比Nb:C6H8O7·H2O＝1:4称量柠檬酸，加入到得到的Nb(OH)5中，加入适量的蒸馏水，放在恒温磁力搅拌器上80℃加热搅拌至完全溶解，过滤后继续加热浓缩得到澄清的柠檬酸铌溶液；
(3)配制Sm、Mg、Pb的乙酸溶液；按照通式的化学计量比称取Sm2O3、MgO和PbO，将PbO和MgO放入烧杯中，加入适量的冰乙酸在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，直至PbO完全溶解。将Sm2O3放入另一个烧杯中，加入适量的冰乙酸放入在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，得到透明溶液，在将上述两种溶液混合均匀，用氨水溶液的PH值调至5附近，得到Sm、Mg、Pb的乙酸溶液；
(4)配制Ti的溶液；按照通式的化学计量比称取C16H36O4Ti溶液，滴入几滴乙酰丙酮，之后加入适量的无水乙醇溶解，得到澄清的Ti溶液；
(5)配制Sm-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；将步骤(3)中得到的溶液放在磁力搅拌器上80℃搅拌加热，加入步骤(4)得到的Ti的无水乙醇溶液，加入适当的乙醇胺，混合均匀后加入步骤(2)的到柠檬酸溶液，用氨水将PH值调至7附近，搅拌混合均匀得到淡黄时透明的Sm-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；
(6)凝胶化处理；将步骤(5)得到的复合前驱体溶液放入烘箱中，在80℃下将溶剂蒸发，得到黑色干凝胶；
(7)高温煅烧；将步骤(6)得到的干凝胶，放入马弗炉中在850℃下煅烧2h，得到稀土元素Sm掺杂PMN-PT超细弛豫铁电粉体。
本实施例制备的纯相稀土元素Sm掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体如附图1中的b和附图2显示，其粉体均为纯的钙钛矿相结构，粉体尺寸在100～200nm之间，其各种性能均达到发明目的的要求，性能良好。
实施例三：0.025Pr-PMN-0.29PT粉体的制备
(1)首先，将PbO(99.9％)、Pr2O3(99.9％)、MgO(99.99％)、H5Nb3O10(99.0％)、C16H36O4Ti(98.5％)按照化学计量比称量，具体的化学通式为0.015Pr-PMN-0.29T来计算，以上原料均为阿拉丁(aladdin)公司生产；
(2)柠檬酸铌盐溶液的配置；按照摩尔比Nb:C2H2O4·2H2O＝1:4称取H5Nb3O10和C2H2O4·2H2O于烧杯中，加入适量的蒸馏水在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，至澄清后冷却到室温，然后加入氨水，调整PH≥10，得到白色沉淀物质，将此沉淀悬浊液过滤得到白色的新鲜的Nb(OH)5，按照摩尔比Nb:C6H8O7·H2O＝1:4称量柠檬酸，加入到得到的Nb(OH)5中，加入适量的蒸馏水，放在恒温磁力搅拌器上80℃加热搅拌至完全溶解，过滤后继续加热浓缩得到澄清的柠檬酸铌溶液；
(3)配制Pr、Mg、Pb的乙酸溶液；按照通式的化学计量比称取Pr2O3、MgO和PbO，将PbO和MgO放入烧杯中，加入适量的冰乙酸在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，直至PbO和MgO完全溶解。将Pr2O3放入另一个烧杯中，加入适量的稀硝酸酸放入在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，得到透明溶液，在将上述两种溶液混合均匀，用氨水溶液的PH值调至5附近，得到Pr、Mg、Pb的乙酸溶液；
(4)配制Ti的溶液；按照通式的化学计量比称取C16H36O4Ti溶液，滴入几点乙酰丙酮，之后加入适量的无水乙醇溶解，得到澄清的Ti溶液；
(5)配制Pr-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；将步骤(3)中得到的溶液放在磁力搅拌器上80℃搅拌加热，加入步骤(4)得到的Ti的无水乙醇溶液，加入适当的乙醇胺，混合均匀后加入步骤(2)的到柠檬酸溶液，用氨水将PH值调至7附近，搅拌混合均匀得到淡黄时透明的Pr-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；
(6)凝胶化处理；将步骤(5)得到的复合前驱体溶液放入烘箱中，在80℃下将溶剂蒸发，得到黑色干凝胶；
(7)高温煅烧；将步骤(6)得到的干凝胶，放入马弗炉中在850℃下煅烧2h，得到稀土元素Pr掺杂PMN-PT超细弛豫铁电粉体。
本实施例制备的纯相稀土元素Pr掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体，其各种性能均达到发明目的的要求，性能良好。
实施例四：0.025Eu-PMN-0.29PT粉体的制备
(1)首先，将PbO(99.9％)、Eu2O3(99.99％)、MgO(99.99％)、H5Nb3O10(99.0％)、C16H36O4Ti(98.5％)按照化学计量比称量，具体的化学通式为0.015Pr-PMN-0.29T来计算，以上原料均为阿拉丁(aladdin)公司生产；
(2)柠檬酸铌盐溶液的配置；按照摩尔比Nb:C2H2O4·2H2O＝1:4称取H5Nb3O10和C2H2O4·2H2O于烧杯中，加入适量的蒸馏水在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，至澄清后冷却到室温，然后加入氨水，调整PH≥10，得到白色沉淀物质，将此沉淀悬浊液过滤得到白色的新鲜的Nb(OH)5，按照摩尔比Nb:C6H8O7·H2O＝1:4称量柠檬酸，加入到得到的Nb(OH)5中，加入适量的蒸馏水，放在恒温磁力搅拌器上80℃加热搅拌至完全溶解，过滤后继续加热浓缩得到澄清的柠檬酸铌溶液；
(3)配制Eu、Mg、Pb的乙酸溶液；按照通式的化学计量比称取Eu2O3、MgO和PbO，将PbO和MgO放入烧杯中，加入适量的冰乙酸在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，直至PbO和MgO完全溶解。将Eu2O3放入另一个烧杯中，加入适量的稀硝酸放入在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，得到透明溶液，在将上述两种溶液混合均匀，用氨水溶液的PH值调至5附近，得到Eu、Mg、Pb的乙酸溶液；
(4)配制Ti的溶液；按照通式的化学计量比称取C16H36O4Ti溶液，滴入几点乙酰丙酮，之后加入适量的无水乙醇溶解，得到澄清的Ti溶液；
(5)配制Eu-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；将步骤(3)中得到的溶液放在磁力搅拌器上80℃搅拌加热，加入步骤(4)得到的Ti的无水乙醇溶液，加入适当的乙醇胺，混合均匀后加入步骤(2)的到柠檬酸溶液，用氨水将PH值调至7附近，搅拌混合均匀得到淡黄时透明的Eu-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；
(6)凝胶化处理；将步骤(5)得到的复合前驱体溶液放入烘箱中，在80℃下将溶剂蒸发，得到黑色干凝胶；
(7)高温煅烧；将步骤(6)得到的干凝胶，放入马弗炉中在850℃下煅烧2h，得到稀土元素Eu掺杂PMN-PT超细弛豫铁电粉体。
本实施例制备的纯相稀土元素Eu掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体，其各种性能均达到发明目的的要求，性能良好。
实施例五：0.025Er-PMN-0.29PT粉体的制备
(1)首先，将PbO(99.9％)、Er2O3(99.99％)、MgO(99.99％)、H5Nb3O10(99.0％)、C16H36O4Ti(98.5％)按照化学计量比称量，具体的化学通式为0.025Pr-PMN-0.29T来计算，以上原料均为阿拉丁(aladdin)公司生产；
(2)柠檬酸铌盐溶液的配置；按照摩尔比Nb:C2H2O4·2H2O＝1:4称取H5Nb3O10和C2H2O4·2H2O于烧杯中，加入适量的蒸馏水在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，至澄清后冷却到室温，然后加入氨水，调整PH≥10，得到白色沉淀物质，将此沉淀悬浊液过滤得到白色的新鲜的Nb(OH)5，按照摩尔比Nb:C6H8O7·H2O＝1:4称量柠檬酸，加入到得到的Nb(OH)5中，加入适量的蒸馏水，放在恒温磁力搅拌器上80℃加热搅拌至完全溶解，过滤后继续加热浓缩得到澄清的柠檬酸铌溶液；
(3)配制Er、Mg、Pb的乙酸溶液；按照通式的化学计量比称取Er2O3、MgO和PbO，将PbO和MgO放入烧杯中，加入适量的冰乙酸在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，直至PbO和MgO完全溶解。将Er2O3放入另一个烧杯中，加入适量的稀硝酸放入在恒温磁力搅拌器上80℃加热溶解，得到透明溶液，在将上述两种溶液混合均匀，用氨水溶液的PH值调至5附近，得到Er、Mg、Pb的乙酸溶液；
(4)配制Ti的溶液；按照通式的化学计量比称取C16H36O4Ti溶液，滴入几点乙酰丙酮，之后加入适量的无水乙醇溶解，得到澄清的Ti溶液；
(5)配制Er-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；将步骤(3)中得到的溶液放在磁力搅拌器上80℃搅拌加热，加入步骤(4)得到的Ti的无水乙醇溶液，加入适当的乙醇胺，混合均匀后加入步骤(2)的到柠檬酸溶液，用氨水将PH值调至7附近，搅拌混合均匀得到淡黄时透明的Er-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；
(6)凝胶化处理；将步骤(5)得到的复合前驱体溶液放入烘箱中，在80℃下将溶剂蒸发，得到黑色干凝胶；
(7)高温煅烧；将步骤(6)得到的干凝胶，放入马弗炉中在850℃下煅烧2h，得到稀土元素Er掺杂PMN-PT超细弛豫铁电粉体。
本实施例制备的纯相稀土元素Eu掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体，其各种性能均达到发明目的的要求，性能良好。
本发明的有益效果是：
本发明采用化学制备方法溶胶-凝胶法,此方法相对传统固相反应法，具有多方面的优势，如：没有机械研磨引入杂质，制的材料纯度高；各组分在分子级混合，所以其化学成分准确，结构相均匀，因为前驱体活性较高降低了材料的合成温度，所得的产物粒度小且分布均匀。
本发明相对于其他常见的化学制备方法，所采用的原料方是各种氧化物、冰乙酸、氢氧化铌、钛酸四丁酯、无水乙醇、氨水等，都是较为常见的原料，而且价格相对低廉，工艺步骤也较为简单，不需要特殊环境和仪器。
本发明制备的粉体经XRD检测均为纯相，且SEM图片显示所得粉体都是超细晶粉体。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.稀土元素掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体的制备方法，所述弛豫铁电粉体的化学通式为[Pb(1-1.5y)REy[(Mg1/3Nb2/3)(1-x)Tix]O3，其中RE为稀土元素，0≤x≤0.40，0≤y≤0.07，其特征在于，包括：
S1、按照摩尔比Nb:C2H2O4·2H2O＝1:4配制H5Nb3O10和C2H2O4·2H2O的水溶液，向溶液中加入氨水使得PH≥10，溶液析出的白色沉淀物Nb(OH)5，按照摩尔比Nb:C6H8O7·H2O＝1:4配制Nb(OH)5和柠檬酸的水溶液，得到柠檬酸铌溶液；
S2、按照通式的化学计量比配制PbO、MgO、RE2O3的酸溶液，再混合得到RE、Mg、Pb的盐溶液；
S3、按照通式的化学计量比配制钛酸四丁脂C16H36O4Ti的无水乙醇溶液，得到澄清的C16H36O4Ti溶液；
S4、在RE、Mg、Pb的盐溶液中依次加入C16H36O4Ti溶液和柠檬酸铌溶液，得到RE-Pb-Mg-Nb-Ti的复合前驱体溶液；
S5、将复合前驱体溶液烘干得到干凝胶，再将干凝胶高温煅烧，得到稀土元素掺杂PMN-PT弛豫铁电粉体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柠檬酸铌溶液中存在微量的未溶解物质，过滤并加热浓缩后得到的所述柠檬酸铌溶液，再加入所述RE、Mg、Pb的盐溶液。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述S2中，所述PbO、MgO溶解于冰乙酸，所述RE2O3溶解于冰乙酸或稀硝酸。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S2中，所述PbO的酸溶液加入适量的氨水将溶液的PH值调至5，再和所述RE2O3和MgO的酸溶液混合。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述C16H36O4Ti的无水乙醇溶液加入了乙酰丙酮溶液。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4中，所述RE、Mg、Pb的盐溶液中加入所述C16H36O4Ti溶液后，加入氨水将溶液PH值调至7。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110950660A (zh) * 2019-09-30 2020-04-03 西安工业大学 一种提高弛豫铁电薄膜介电和热释电性能的方法
CN112142492A (zh) * 2020-09-27 2020-12-29 南京工业职业技术大学 一种新型制备压电铁电复合材料的方法
CN113563076A (zh) * 2021-07-23 2021-10-29 华南理工大学 一种高场致应变温度稳定性弛豫铁电陶瓷及其制备方法
CN113956040A (zh) * 2020-07-20 2022-01-21 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种具有超高压电系数及超强光致发光性能的透明光电陶瓷材料及其制备方法
CN116444270A (zh) * 2023-03-13 2023-07-18 国网智能电网研究院有限公司 一种高压电性能和高介电性能弛豫铁电陶瓷的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103496980A (zh) * 2013-09-23 2014-01-08 青岛大学 高透明pmn-pt基电光陶瓷的无压烧结制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103496980A (zh) * 2013-09-23 2014-01-08 青岛大学 高透明pmn-pt基电光陶瓷的无压烧结制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110950660A (zh) * 2019-09-30 2020-04-03 西安工业大学 一种提高弛豫铁电薄膜介电和热释电性能的方法
CN113956040A (zh) * 2020-07-20 2022-01-21 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种具有超高压电系数及超强光致发光性能的透明光电陶瓷材料及其制备方法
CN113956040B (zh) * 2020-07-20 2022-07-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种具有超高压电系数及超强光致发光性能的透明光电陶瓷材料及其制备方法
CN112142492A (zh) * 2020-09-27 2020-12-29 南京工业职业技术大学 一种新型制备压电铁电复合材料的方法
CN113563076A (zh) * 2021-07-23 2021-10-29 华南理工大学 一种高场致应变温度稳定性弛豫铁电陶瓷及其制备方法
CN116444270A (zh) * 2023-03-13 2023-07-18 国网智能电网研究院有限公司 一种高压电性能和高介电性能弛豫铁电陶瓷的制备方法

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