專利名稱：一種低溫合成CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫合成CaCu3Ti4012陶瓷粉體的方法，屬電子元器件材料技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
CaCu3Ti4012(CCT0)是一種具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽，這類化合物具有很高的介電 常數(shù)(104)、強烈的非線性電流_電壓性質(zhì)和良好的溫度特性，因此，CCT0在鐵電、壓電、大 功率電容器、開關(guān)和氣敏材料等方面有很好的應(yīng)用前景。CCTO介電陶瓷材料以其高介電常 數(shù)、高熱穩(wěn)定性和強烈的非線性等優(yōu)異性能，在科學(xué)研究和實際應(yīng)用中成為當(dāng)前介電材料 領(lǐng)域研究的熱點。目前，通常采用制備CCTO介電陶瓷材料的方法是采用固相反應(yīng)法合成， 該方法的合成溫度要保持在IOO(TC左右?！度斯ぞw學(xué)報》第36巻第3期文章"高介電常 數(shù)01013114012陶瓷粉體的合成與燒結(jié)"報道其研究成果，在溫度高于IOO(TC時，CaC03、CuO 和Ti02可完全反應(yīng)生成CCTO。 如果低于IOO(TC的煅燒溫度太多時，例如低于95(TC合成CCTO時，則CCTO純度不 高，有其它物質(zhì)存在。現(xiàn)有技術(shù)按化學(xué)比CaC03、CuO、Ti02為1 : 3 : 4配料，球磨24小時， 在1000煅燒10小時，可以得到純相的CCTO陶瓷粉體。如圖1所示，IOO(TC煅燒10h的樣 品XRD衍射圖譜a，與標(biāo)準(zhǔn)圖譜(CJDPSNo. 75-1288)相符。但當(dāng)降低煅燒溫度時，在820°C 、 870°C 、940°C煅燒20h所得的樣品的XRD衍射圖譜分別為圖2中b、c、d所示。如圖2所示， 在820。C、870。C、94(TC下合成CCTO時，所得產(chǎn)物的XRD衍射圖譜中含有CuO、Ti02和CaTi03 等多種物質(zhì)的特征峰，說明在此溫度下合成，不能得到純相的CCTO陶瓷粉體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種低溫合成CaCu3Ti4012陶瓷粉體的方法，所述方法在 820°C -87(TC的條件下，能合成高純相的CCTO陶瓷粉體。 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是，以化學(xué)純或分析純的CaC03、 CuO、 Ti02為主要原 料，外摻一定量的、05，通過固相反應(yīng)法煅燒合成CCT0陶瓷粉體。具體方法為按化學(xué)式 CaCu3Ti4(1—x)012—y配料，其中x為0. 01-0. 05之間。各種原料按比例稱量后通過濕法球磨混 合均勻，然后在820°C -87(rC煅燒10-16h，合成高純相的CCTO陶瓷粉體。
CCTO合成的原料配比是CaC03、CuO、Ti02為1 : 3 : 4，即按方程式反應(yīng)生成Ca C03+3CuO+4Ti02 — CaCu3Ti4012+C02 ( t )。此反應(yīng)必須要在IOO(TC左右才能完全反應(yīng)。
本發(fā)明采取減少Ti02的摩爾量，同時以V205代替后，對于按照CaCu3Ti4(1—x)012—y配 料，例如當(dāng)x = 0.01時，配比反應(yīng)式變?yōu)?CaC03+3CuO+4(l_0. 01)Ti02 — CaCu3Ti4(1—001)0(12—y)+C02(個)這個反應(yīng)在低于100(TC的溫度，在82(TC -87(TC時，即可生成高純相的CCTO，因此
該方法能有效降低固相反應(yīng)合成CCTO陶瓷材料時的合成溫度。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較的有益效果是，本發(fā)明在配料過程中，外摻一定量的、05，減少Ti02的摩爾量，大大低于原工藝的煅燒溫度就能反應(yīng)生成高純相的CCT0陶瓷粉
體，煅燒溫度降低意味著能減少能源消耗，達到節(jié)能效果。 本發(fā)明可用于高介電常數(shù)CCTO陶瓷粉體的制備。


圖1為IOO(TC煅燒10h的CCTO樣品XRD衍射圖譜a與標(biāo)準(zhǔn)圖譜的比較； 圖2為在820°C 、870°C 、940°C煅燒20h所得的樣品的XRD衍射圖譜b、c、d與標(biāo)準(zhǔn)
圖譜的比較； 圖中在820。C、870。C、94(TC下合成CCTO時，所得產(chǎn)物的XRD衍射圖譜中含有CuO、 Ti(^和CaTi03等多種物質(zhì)的特征峰，說明在這溫度下合成，不能得到純相的CCT0陶瓷粉體。
圖3為在87(TC煅燒10h得到純相的CCTO陶瓷粉體的XRD衍射圖譜e與標(biāo)準(zhǔn)圖譜 一致的比較； 圖4為在85(TC煅燒20h得到純相的CCTO陶瓷粉體的XRD衍射圖譜f與標(biāo)準(zhǔn)圖譜 一致的比較； 圖5為在85(TC煅燒10h得到純相的CCTO陶瓷粉體的XRD衍射圖譜g與標(biāo)準(zhǔn)圖譜 一致的比較； 圖6為在82(TC煅燒15h得到純相的CCTO陶瓷粉體的XRD衍射圖譜h與標(biāo)準(zhǔn)圖譜 一致的比較；
具體實施例方式
實施例1 :在87(TC時，采用固相反應(yīng)的方法合成純相的CCTO陶瓷材料 在合成CCTO陶瓷原料中，加入一定量的V205，同時，減小Ti02的量，各原料的化學(xué)
計量配比滿足CaC03 : CuO : Tio2 : v2o5 = i : 3 : 4(i-x) : 4x，其中x = o.oi，濕法球
磨12h后，放到氧化鋁坩堝中，在馬沸爐中87(TC煅燒10h，煅燒后所得粉體的XRD衍射圖譜 e與標(biāo)準(zhǔn)圖譜一致，如圖3所示。在870煅燒10h得到純相的CCTO陶瓷粉體。
實施例2 :在85(TC時，采用固相反應(yīng)的方法可合成純相的CCTO陶瓷材料
在合成CCTO陶瓷原料中，加入一定量的V205，同時，減小Ti02的量，各原料的化學(xué)
計量配比滿足CaC03 : CuO : Tio2 : v2o5 = i : 3 : 4(i-x) : 4x，其中x = o. oi，球磨
12h后，放到氧化鋁坩堝中，在馬沸爐中85(TC煅燒20h，煅燒后所得粉體的XRD衍射圖譜f 與標(biāo)準(zhǔn)圖譜一致，圖4所示。在85(TC煅燒20h得到純相的CCTO陶瓷粉體。
實施例3 :在85(TC時，采用固相反應(yīng)的方法即可合成純相的CCTO陶瓷材料
在合成CCTO陶瓷原料中，加入一定量的V205，同時，減小Ti02的量，各原料的化學(xué)
計量配比滿足CaC03 : CuO : Tio2 : v2o5 = i : 3 : 4(i-x) : 4x，其中x = o. 03，球磨
12h后，放到氧化鋁坩堝中，在馬沸爐中85(TC煅燒lOh，煅燒后所得粉體的XRD衍射圖譜g 與標(biāo)準(zhǔn)圖譜一致，如圖5所示。在85(TC煅燒10h得到純相的CCTO陶瓷粉體。
實施例4 :在82(TC時，采用固相反應(yīng)的方法即可合成純相的CCTO陶瓷材料
在CCTO陶瓷原料中，加入一定量的V205，同時，減小Ti02的量，各原料的化學(xué)計量
配比滿足CaC03 : CuO : Tio2 : v2o5 = i : 3 : 4(i-x) : 4x，其中x = o. os，球磨12h后，
放到氧化鋁坩堝中，在馬沸爐中82(TC煅燒15h，煅燒后所得粉體的XRD衍射圖譜h與標(biāo)準(zhǔn)圖譜一致，如圖6所示。在82(TC煅燒15h得到純相的CCT0陶瓷粉體:
權(quán)利要求
一種低溫合成CaCu3Ti4O12陶瓷粉體的方法，由CaCO3、CuO、TiO2按1∶3∶4配料后煅燒而成，其特征是，在合成原料中加入V2O5，原料配料滿足化學(xué)式CaCu3Ti4(1-x)O12-y，其中x在0.01-0.05之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫合成CaCu3Ti4012陶瓷粉體的方法，其特征是，所述 原料按比例稱量后，通過濕法球磨混合均勻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫合成CaCu3Ti4012陶瓷粉體的方法，其特征是，所述 混合均勻的原料，在820°C _8701:煅燒10-20小時后，隨爐冷卻，得到純相的CaCu3Ti4012陶 瓷材料。
全文摘要
一種低溫合成CaCu3Ti4O12陶瓷粉體的方法，由CaCO3、CuO、TiO2按1∶3∶4配料后煅燒而成，其特征是，在合成原料中加入V2O5，原料配料滿足化學(xué)式CaCu3Ti4(1-x)O12-y，其中x在0.01-0.05之間。所述原料按比例稱量后，通過濕法球磨混合均勻，在820℃-870℃煅燒10-20小時后，隨爐冷卻，得到純相的CaCu3Ti4O12陶瓷材料。本發(fā)明的方法可用于高介電常數(shù)CaCu3Ti4O12陶瓷粉體的制備。
文檔編號C04B35/64GK101747058SQ200910186288
公開日2010年6月23日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者李旺, 杜國平 申請人:南昌大學(xué)