CN1301232C - 一种制备片状锆钛酸铅粉体的柠檬酸水溶液法 - Google Patents
一种制备片状锆钛酸铅粉体的柠檬酸水溶液法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1301232C CN1301232C CNB2005100865638A CN200510086563A CN1301232C CN 1301232 C CN1301232 C CN 1301232C CN B2005100865638 A CNB2005100865638 A CN B2005100865638A CN 200510086563 A CN200510086563 A CN 200510086563A CN 1301232 C CN1301232 C CN 1301232C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- citric acid
- pzt
- nitrate
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N zirconium nitrate Chemical compound [Zr+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N lead nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Pb]O[N+]([O-])=O RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims description 6
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- ZUWXYYNYQIKFSJ-UHFFFAOYSA-N zirconium(2+);dinitrate Chemical compound [Zr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZUWXYYNYQIKFSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 abstract description 8
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 4
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910002112 ferroelectric ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 abstract 1
- -1 titanium alkoxide Chemical class 0.000 abstract 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000316986 Scutellathous comes Species 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001778 solid-state sintering Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
一种制备片状锆钛酸铅粉体的柠檬酸水溶液法，涉及铁电陶瓷材料的制备，特别涉及锆钛酸铅(PZT)粉末的制备。本发明主要解决传统固相烧结制备PZT陶瓷材料难以烧结的问题，以及解决原有溶胶—凝胶方法制备PZT粉体原料来源比较困难而且工艺所需原材料比较昂贵的问题，提出用柠檬酸水溶液法制备PZT-95/5粉末，先进行前驱体制备，按设计要求将硝酸铅、硝酸锆加入到柠檬酸水溶液中，加热，搅拌后加入钛的醇盐，调节PH值，得到均匀稳定的溶胶；再进行粉体制备，把所制得的前驱体干燥，烘烤，直至燃烧，将燃烧完以后的粉末热处理得到需要的粉体。该方法简单易行，所用原料都比较常见且廉价，有望实行工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及铁电陶瓷材料的制备，特别涉及锆钛酸铅(PZT)粉末的制备。
背景技术
PZT-95/5陶瓷材料由于存在较低压力下的应力诱导铁电-反铁电相变，利用这种相变，可以释放铁电态存储的高密度电能，所以这种材料自20世纪50年代末在美国问世以来，就被定义为一种特殊场合应用的换能器材料。利用冲击波作用于这种样品，获得很高的能量脉冲，在高能研究领域有着广泛的应用前景，国内也开展了相关的材料研究工作，如换能材料的电响应、负载匹配以及高压压缩率等问题，并在工程应用上开展了大量的工作。
传统制备PZT采取固相烧结法，所制得的粉体颗粒比较大，分散性比较大，而且所需烧结温度很高，达到1300℃。PZT中铅的比重比较大，由于铅在高温烧结存在Pb挥发的问题，铅的挥发使得PZT陶瓷的化学计量比发生偏差，性能难以稳定控制，对环境造成污染，危害人类健康，从而给PZT系列陶瓷的烧结带来难题。90年代出现了溶胶-凝胶方法制备PZT陶瓷，但是该方法一般用锆的醇盐和钛的醇盐为原材料，用乙二醇独甲醚为溶剂，在一定条件下制备得到粒度分散均匀的粉体，该工艺在一定程度上推进了PZT功能陶瓷的发展。但是国内锆的醇盐比较匮乏，而且成本很高，加之乙二醇独甲醚价格比较高，而且有毒性，所以也制约了溶胶-凝胶方法在工业上制备PZT陶瓷。在《压电与声光》第27卷第3期331-334中报道了利用改进的溶胶凝胶方法制备PZT陶瓷超细粉的研究，但是该改进的工艺还是使用乙二醇独甲醚为有机溶剂。《无机材料学报》第19卷第1期81-85报道了锆钛酸铅95/5纳米粉体sol-gel法制备与改进，改进溶胶凝胶法省去溶胶加水、凝胶干燥、干凝胶研磨等步骤，采用加热蒸溜溶胶制凝胶，蒸馏回收溶剂并干燥凝胶，凝胶分段加热处理等方法，简化了加工工艺，大大缩短了合成周期，降低了成本，在PZT粉体煅烧和晶粒分布等方面有了不少的改进，但是所用溶剂还是乙二醇独甲醚。
发明内容
本发明主要解决传统固相烧结制备PZT陶瓷材料难以烧结的问题，以及解决原有溶胶-凝胶方法制备PZT粉体原料来源比较困难而且工艺所需原材料比较昂贵的问题，提出用柠檬酸水溶液法制备PZT-95/5粉末。该方法简单易行，所用原料都比较常见且廉价，有望实行工业化生产。
实现本发明的柠檬酸水溶液法制备片状PZT-95/5粉体的具体步骤如下：
1、前驱体制备
按设计要求将硝酸铅、硝酸锆加入到柠檬酸水溶液中，60～80℃水浴加热搅拌1～2小时以后加入钛的醇盐，继续搅拌均匀后，加入氨水调节PH值在6.5～7.5，再搅拌6～9小时得到均匀稳定的溶胶。其中柠檬酸的摩尔量是所有硝酸盐硝酸根的摩尔量总和。
2、粉体制备
把所制得的前驱体在130～170℃干燥箱中干燥，待水分完全挥发以后再在230～270℃干燥箱中烘烤，直至燃烧，待燃烧完以后的粉末在700～900℃马弗炉中热处理1～2小时得到需要的粉体。
与现有技术相比，本发明采用柠檬酸水溶液法，在制备片状锆钛酸铅粉体材料时，避免使用乙二醇独甲醚为溶剂，不需要回流装置，所需设备简单，能有效控制产品的粒度，化学均匀性好，容易实现微量掺杂改性，而且成本较低，工艺易于控制，因此与原有的溶胶凝胶方法相比有着独特的优点。
附图说明
图1为实施例PZT-95/5陶瓷粉SEM示意图
图2为PZT-95/5陶瓷粉末XRD衍射谱
图3为PZT-95/5陶瓷粉末EDX谱线
具体实施方式
实施例1：
将0.3mol柠檬酸加入到150g去离子水中，再加入0.055mol硝酸铅(10％过量补偿热处理Pb损失)、0.0473mol硝酸锆，70℃水浴加热搅拌2小时，形成白色乳液，然后加入0.0025mol正钛酸四丁酯，搅拌0.5小时，加入氨水调节PH＝6.5，乳液逐渐变澄清。继续水浴加热搅拌8小时，得到无色透明均匀溶胶。把所制得的前驱体在150℃干燥箱中干燥，待水分完全挥发以后再在250℃干燥箱中烘烤，直至燃烧，待燃烧完以后的粉末在800℃马弗炉中热处理1.5小时得到需要的粉体。
实施例2：
将0.18mol柠檬酸加入到100g去离子水中，再加入0.033mol硝酸铅(10％过量补偿热处理Pb损失)、0.0285mol硝酸锆，70℃水浴加热搅拌1.5个小时，形成白色乳液，然后加入0.0015mol正钛酸四丁酯，搅拌1小时，加入氨水调节PH＝7.5，乳液逐渐变澄清。继续水浴加热搅拌7小时，得到无色透明均匀溶胶。把所制得的前驱体在170℃干燥箱中干燥，待水分完全挥发以后再在240℃干燥箱中烘烤，直至燃烧，待燃烧完以后的粉末在700℃马弗炉中热处理2小时得到需要的粉体。
从图1可以看出制备出来的PZT95/5为片状，形貌单一；从图2可以看出所制备出来的粉体的XRD与文献报道一致，说明制备出来的粉体为单一相的PZT95/5；从图3可以看出，所制备出来的粉体的元素原子比例大概为：Pb∶Zr∶Ti＝100∶95∶5，与设计的成分几乎没有偏差。因此可以证明所制备出来的粉体就是设计所需要的粉体。
Claims (1)
1、一种制备片状锆钛酸铅粉体的柠檬酸水溶液法，其特征在于，制备的步骤是：
1)前驱体制备
按设计要求将硝酸铅、硝酸锆加入到柠檬酸水溶液中，60～80℃水浴加热搅拌1～2小时以后加入正钛酸四丁酯，继续搅拌均匀后，加入氨水调节PH值在6.5～7.5，再搅拌6～9小时得到均匀稳定的溶胶，柠檬酸的摩尔量是硝酸铅、硝酸锆硝酸根的摩尔量总和；
2)粉体制备
把所制得的前驱体在130～170℃干燥箱中干燥，待水分完全挥发以后再在230～270℃干燥箱中烘烤，直至燃烧，待燃烧完以后的粉末在700～900℃马弗炉中热处理1～2小时得到需要的粉体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005100865638A CN1301232C (zh) | 2005-10-08 | 2005-10-08 | 一种制备片状锆钛酸铅粉体的柠檬酸水溶液法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005100865638A CN1301232C (zh) | 2005-10-08 | 2005-10-08 | 一种制备片状锆钛酸铅粉体的柠檬酸水溶液法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1772700A CN1772700A (zh) | 2006-05-17 |
| CN1301232C true CN1301232C (zh) | 2007-02-21 |
Family
ID=36759863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2005100865638A Expired - Fee Related CN1301232C (zh) | 2005-10-08 | 2005-10-08 | 一种制备片状锆钛酸铅粉体的柠檬酸水溶液法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1301232C (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101767821B (zh) * | 2010-01-08 | 2011-11-02 | 武汉理工大学 | 一种锆钛酸钡基介质材料的合成方法 |
| CN102241516B (zh) * | 2010-05-13 | 2014-12-03 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种水基溶胶-凝胶法制备Li4SiO4陶瓷粉体的方法 |
| CN105693239B (zh) * | 2016-01-22 | 2018-04-03 | 天津大学 | 一种提高钼酸锂微波介质陶瓷品质因数的制备方法 |
| CN117125978A (zh) * | 2023-08-21 | 2023-11-28 | 昆明理工大学 | 一种低温烧结单相锆酸铅陶瓷的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002308672A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-10-23 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電セラミックの製造方法、圧電セラミック、および圧電セラミック素子 |
| CN1451632A (zh) * | 2003-05-15 | 2003-10-29 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 锆钛酸铅稳定溶胶的制备方法 |
| CN1613823A (zh) * | 2004-11-10 | 2005-05-11 | 哈尔滨工程大学 | 锆钛酸铅纳米粉体的制备方法 |
-
2005
- 2005-10-08 CN CNB2005100865638A patent/CN1301232C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002308672A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-10-23 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電セラミックの製造方法、圧電セラミック、および圧電セラミック素子 |
| CN1451632A (zh) * | 2003-05-15 | 2003-10-29 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 锆钛酸铅稳定溶胶的制备方法 |
| CN1613823A (zh) * | 2004-11-10 | 2005-05-11 | 哈尔滨工程大学 | 锆钛酸铅纳米粉体的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1772700A (zh) | 2006-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103739284B (zh) | 溶胶-凝胶自蔓燃法制备钛酸铋钠锶压电陶瓷的方法 | |
| CN101665679A (zh) | 复杂多孔结构碳基二氧化钛复合材料的制备方法 | |
| CN103319168B (zh) | 高居里点、宽居里温区bzt铁电陶瓷材料的制备方法 | |
| CN1301232C (zh) | 一种制备片状锆钛酸铅粉体的柠檬酸水溶液法 | |
| CN110182855A (zh) | 稀土元素掺杂pmn-pt弛豫铁电粉体的制备方法 | |
| CN102976400A (zh) | 一种四方相纳米钛酸钡的制备方法 | |
| CN103044034B (zh) | 类球形亚微米四方相钇铈稳定氧化锆陶瓷粉末的合成方法 | |
| CN105732022A (zh) | 高居里温度压电陶瓷及其薄膜的制备方法 | |
| CN102320651A (zh) | 一种钛酸锶纳米粉体的制备方法 | |
| CN104056617A (zh) | 铋掺杂铌酸钾的合成工艺方法 | |
| CN111072065A (zh) | 一种[111]取向的钛酸锶模板材料及其制备方法 | |
| CN102030531B (zh) | 一种制备铌酸钠钾纳米粉体的方法 | |
| CN1251990C (zh) | 无铅压电陶瓷Na0.5Bi0.5TiO3纳米线的制备方法 | |
| CN101767993A (zh) | 高压电常数锆钛酸镁钡系无铅压电陶瓷 | |
| CN104891559B (zh) | 以二氧化钛为钛源合成Li掺杂PbTiO3纳米颗粒的方法及产品和应用 | |
| CN109553127B (zh) | 一种水热法制备的钛酸铋钠纳米线及其制备方法 | |
| CN102154702B (zh) | 一种一维柱状结构铁掺杂钛酸铅单晶纳米纤维的制备方法 | |
| US9090480B2 (en) | Process for preparing various morphology NTE compound ZrW0.5Mo1.5O8 | |
| CN103908968B (zh) | 由镨锆镍铁铜氧化物组成的制氢催化剂及其制备方法 | |
| JPS6191015A (ja) | チタン酸バリウムの製造方法 | |
| KR100586086B1 (ko) | 연속식 수열합성 반응기를 이용한 ｐｚｔ 나노 분말의제조 | |
| CN106478098A (zh) | 一种微波水热法制备钨青铜型纳米Ba6FeNb9O30粉体的方法 | |
| JPH0558633A (ja) | チタン酸ストロンチウムの製造方法 | |
| CN110203967A (zh) | 片状钛酸锶纳米单晶体的制备方法 | |
| CN1179914C (zh) | 铁电存储器材料钙钛矿型SrBi2Ta209陶瓷粉末的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070221 Termination date: 20091109 |