專利名稱：一種層狀鈣鈦礦結構微波陶瓷介質材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于功能材料技術領域，具體涉及一種層狀鈣鈦礦結構Siv1Tii3O3^1 (/7=1， 2)微波陶瓷介質材料的制備方法。
背景技術：
從20世紀60年代Ruddlesden和Popper提出AO (ABO3)fl 0 =1 ①)層狀鈣鈦礦結構以來，由于可以通過改變鈣鈦礦結構層數(shù)《來調(diào)控材料性能，引起眾多研究學者的興趣，分別對其電學、熱電、介電性能等進行了廣泛研究?；赟rTiO3M料具有從摻雜前的介電可調(diào)特性到摻雜改性后的金屬超導特性的廣范圍電學行為，以及在可調(diào)微波器件、動態(tài)隨機存儲器、MOS場效應晶體管中的廣泛應用，層狀鈣鈦礦結構SrO (SrTiO3)fl材料成為目前研究的熱點。目前已報道用固相反應、機械活化法、溶膠-凝膠方法制備SrO(SrTiO3)i3陶瓷材料，然而需要高的熱處理溫度和長的保溫時間，且很難獲得純的單相結構。Wise等人在 Journal of the European Ceramics Society (21 (2001) 1723-1726)上報道固相反應法合成具有Sr2Ti04、Sr3Ti207、Sr4Ti3Oltl多相共存的SrO(SrTiO丄陶瓷，結果表明當鈣鈦礦結構層數(shù)從1增加到2，介電常數(shù)從37. 4增加到57. 9，微波C值從2616增加到7450。因此， 需要開發(fā)新的制備技術，解決現(xiàn)有技術制備的Siv1Tii3O3^1晶相不純和能耗高的技術問題， 以獲得高Q微波材料，滿足移動通信技術應用的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術制備的SrH1, n=l, 2晶相不純和能耗高的技術問題，提供一種利于提高材料微波性能，工藝簡單，成本低的水熱法制備層狀鈣鈦礦結構 Siv1Tii3O3^1 (/7=1，2)微波陶瓷介質材料的方法。層狀鈣鈦礦結構微波陶瓷介質材料的制備方法，該層狀鈣鈦礦結構微波陶瓷介質材料的化學式為Siv1TiiArt，/7=1，2，制備過程如下
(1)將0. 0Γ0. 06molSr原料溶于2(T30ml去離子水中，配制Sr溶液；
(2)將0. 005 0. 03molC16H3604Ti 溶于 0. θΓθ. 06mol C5H8O2 中，配制 Ti 溶液；
(3)將Sr溶液與Ti溶液混合、攪拌均勻，配制Siv1Tii3O3^1先體溶液；
(4)將0. Γ3. 6molK0H溶于4(Tl00ml去離子水中，配制KOH溶液；
(5)將KOH溶液滴入先體溶液、混合攪拌，配成8(Tl60ml，倒入200ml水熱釜中， 在9(T210°C溫度下加熱反應6 48小時；加熱反應完成后，經(jīng)洗滌、抽濾，得到SrTiO3和 Sr (OH)2混合粉料；
(6)在30(T900°C溫度下熱處理廣2小時后，用質量濃度8 10%聚乙烯醇作為粘結劑對上述粉料進行造粒，在10 lOOMI^a壓力下，通過成型模具壓制成陶瓷生坯片；
(7)陶瓷生坯片經(jīng)過550 600°C排粘處理后，在1300 1500°C進行燒結處理2 10 小時，得到層狀鈣鈦礦結構微波陶瓷介質材料。
本發(fā)明中，所說的Sr原料可以是SrCl2、Sr (NO3)2或Sr (CH3C00)2。本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明制備工藝簡單，合成的晶體純度高、熱應力較小、內(nèi)部缺陷少、成本低，適合于商業(yè)化生產(chǎn)；同時，易于控制晶粒尺寸，改善陶瓷材料的致密度，提高材料的微波性能。所制備的Siv1TiflOM1微波介質陶瓷，具有高的C值，可以滿足移動通信技術應用的要求。


圖1是水熱合成的粉料及經(jīng)1450°C燒結保溫4小時的Si^1TiiArt ( =1, 2)陶瓷的X射線衍射分析圖譜(a)和(b)分別為/7=1和/7=2粉料的X射線衍射分析圖譜；(c)和 (d)分別為/7=1和/7=2的陶瓷樣品的X射線衍射分析圖譜。
具體實施例方式下面結合實例對本發(fā)明作進一步描述。原料來源=SrCl2 (99. 8%，國藥集團上?；瘜W試劑有限公司)、Sr (NO3)2 (99. 5%，國藥集團上海化學試劑有限公司)、Sr (CH3COO)2 (98. 0%，國藥集團上?；瘜W試劑有限公司)、 C16H36O4Ti (99. 8%，國藥集團上海化學試劑有限公司)、C5H8O2 (99. 8%，國藥集團上海化學試劑有限公司)和KOH(99. 8%，國藥集團上?；瘜W試劑有限公司)。實例1
分別將0. 06mol、0. 045moISrCl2分別溶于30ml去離子水中，配制Sr溶液； 0. 03molC16H3604Ti溶于0. 06molC5H802中形成Ti溶液；將上述配制的兩種Sr溶液分別和Ti 溶液混合、攪拌均勻，配制Siv1TiflO3^1 (/7=1, 2)先體溶液；再將2. 4molK0H溶于IOOml去離子水中形成的KOH溶液滴入Siv1TiflO3^1先體溶液，混合、攪拌配制成160ml，倒入200ml水熱釜在180°C溫度下水熱反應M小時，經(jīng)洗滌、抽濾，得到SrTiO3和Sr(OH)2混合粉料； SrCl2、C16H36O4Ti^C5H8O2 和 KOH 原料配比如表 1 所示。表1. Siv1Tii3Ow1陶瓷介質材料的配比(單位g)
配方n=ln=2SrCl216.029312.0219CwHl36O4Ti10. 419210.4192C5H8O26.06796.0679KOH158.4282138. 6247
實例2
分別將0. 06mol、0. 045mol Sr (NO3) 2分別溶于30ml去離子水中，配制Sr溶液； 0. 03molC16H3604Ti溶于0. 06molC5H802中形成Ti溶液；將上述配制的兩種Sr溶液分別和Ti 溶液混合、攪拌均勻，配制Siv1TiflO3^1 (/7=1, 2)先體溶液；再將2. 4molK0H溶于IOOml去離子水中形成的KOH溶液滴入Siv1TiflO3^1先體溶液，混合、攪拌配制成160ml，倒入200ml水熱釜在180°C溫度下水熱反應M小時，經(jīng)洗滌、抽濾，得到SrTiO3和Sr(OH)2混合粉料；
Sr (NO3)2、C16H36O4Ti^C5H8O2 和 KOH 原料配比如表 2 所示。
表2. 8γλ+1Τ λ0&+1陶瓷介質材料的配比(單位g)
配方n=ln=2Sr(NO3)212.76169. 5712CwHl36O4Ti10. 419210.419權利要求
1.一種層狀鈣鈦礦結構微波陶瓷介質材料的制備方法，該層狀鈣鈦礦結構微波陶瓷介質材料的化學式為Siv1TiiArt，/7=1，2，制備過程如下將0. 0Γ0. 06molSr原料溶于2(T30ml去離子水中，配制Sr溶液； 將 0. 005 0. 03molC16H3604Ti 溶于 0. θΓθ. 06mol C5H8O2 中，配制 Ti 溶液； 將Sr溶液與Ti溶液混合、攪拌均勻，配制Siv1Tii3O3^1先體溶液； 將0. Γ3. 6molK0H溶于4(Tl00ml去離子水中，配制KOH溶液； 將KOH溶液滴入先體溶液、混合攪拌，配成8(Tl60ml，倒入200ml水熱釜中，在9(T210°C 溫度下加熱反應6 48小時；加熱反應完成后，經(jīng)洗滌、抽濾，得到SrTiO3和Sr (OH)2混合粉料；在30(T900°C溫度下熱處理廣2小時后，用質量濃度纊10%聚乙烯醇作為粘結劑對上述粉料進行造粒，在10 lOOMI^a壓力下，通過成型模具壓制成陶瓷生坯片；陶瓷生坯片經(jīng)過550 600°C排粘處理后，在1300 1500°C進行燒結處理2 10小時， 得到層狀鈣鈦礦結構微波陶瓷介質材料。
2.如權利要求1所述的層狀鈣鈦礦結構微波陶瓷介質材料的制備方法，其特征在于Sr 原料為 SrCl2、Sr (NO3) 2 或 Sr (CH3COO) 2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種層狀鈣鈦礦結微波陶瓷介質材料的制備方法，該層狀鈣鈦礦結構微波陶瓷介質材料的化學式為Srn+1TinO3n+1，n=1,2，制備過程如下將Sr溶液與Ti溶液混合、攪拌均勻，配制Srn+1TinO3n+1先體溶液，然后滴加KOH溶液，倒入水熱釜中進行水熱反應，反應結束經(jīng)洗滌、抽濾，得到粉料，用聚乙烯醇作為粘結劑進行造粒，模壓成型，再進行燒結處理。本發(fā)明工藝簡單，合成的晶體純度高、熱應力較小、內(nèi)部缺陷少、生產(chǎn)成本低，適合商業(yè)化生產(chǎn).。所制備的Srn+1TinO3n+1微波介質陶瓷，其介電常數(shù)隨鈣鈦礦結構層數(shù)n增加而增加，具有高的Q值，可以滿足移動通信技術應用的要求。
文檔編號C04B35/47GK102491747SQ20111037759
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權日2011年11月24日
發(fā)明者劉錦滔, 吳鵬, 周煌, 孫麗娜, 張景基, 王疆瑛, 金勝勇 申請人:中國計量學院