專利名稱：一種片狀鈮酸鹽粉體的熔鹽法制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種片狀鈮酸鹽粉體的制備方法，所得到粉體可作為高性能電子陶瓷的 模板粒子、改性添加物或者直接作為陶瓷粉體進行相關陶瓷的制備。
背景技術：
鈮酸鹽以其獨特的性能在多個領域都有廣泛的應用。鈮酸鹽具有獨特的電光效應， 可以用來產(chǎn)生光折射孤子或者作為電光調(diào)制材料。鈮酸鹽具有卓越的非線性光學性能， 可以用作諧波發(fā)生器。鈮酸鹽具有優(yōu)越的鐵電性能，可以作為信息存儲、微波介電材料 和壓電材料。特別是近年來對環(huán)境友好材料的需求日益高漲，堿土金屬鈮酸鹽無鉛壓電 材料已引起當今科研領域的廣泛重視。
目前細微粉體的分散一直是研究的熱點，熔鹽法制備的粉體具有分散性好的優(yōu)點。 并且由于無鉛壓電陶瓷與傳統(tǒng)鋯鈦酸鉛陶瓷性能有很大的差距，科研人員采用織構的方 法來提高陶瓷性能成為當今的一個發(fā)展趨勢。其中模板粒子和反應模板粒子生長以其經(jīng) 濟和適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)而成為研究的熱點。眾所周知棒狀模板適合于擠出成型而片 狀模板適合于流延成型。以前鈮酸鹽的模板粒子多為棒狀KSr2Nb5Ch5，雖然科研人員經(jīng) 過一定的改進可以用于流延成型。但是片狀粒子更加利于織構化，所得織構陶瓷取向度 更高。因此更加迫切需要一種片狀的并且與最終陶瓷成分更加接近的模板粒子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種片狀鈮酸鹽粉體的熔鹽法制備方法，本制備 方法流程少，工藝簡單，對設備要求不高，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化，并且所得粉體粒子形 貌、尺寸可控，無團聚，容易分散。
本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為 一種片狀鈮酸鹽粉體的熔鹽法制備 方法，其特征在于包括以下依次步驟
(1)根據(jù)最終所得產(chǎn)物鈮酸鹽粉體中的成分要求，稱取相對應物質量的反應物，反應物包括有堿金屬、堿土金屬硝酸鹽、氯化物或碳酸鹽及Nb20s，然后結合分散介質進 行球磨6 24小時，再干燥，過篩；
(2) 按照1: (0.3 3)的質量比為稱取一定量的助熔劑，與球磨過的反應物進行混合， 研磨；
(3) 將上述原料至于坩堝中密封，在1000 125(TC下燒結2~6小時；
(4) 然后浸泡、抽濾，用去離子水反復沖洗，直到助熔劑離子在規(guī)定的要求范圍內(nèi)，
干燥即得所需粉體。
所述的堿金屬選用Na或K元素。 所述的堿土金屬選用Mg、 Ca、 Sr或Ba元素。 所述的粉體中三價稀土元素選用1^203或者Y203 。 所述的分散介質選用無水乙醇。
所述的助熔劑選用KC1、 NaCl、 K2S04或者摩爾比為1: 1的KCl&NaCl混合鹽。 所述的反應物與助熔劑的質量比為1: (0.3 3)。
所述的規(guī)定的要求范圍直到以AgNCb或者Ba(N03)2檢驗不含有助熔劑離子為止， 就是無法采用這種試劑進行分析檢測。
最后，獲得的鈮酸鹽粉體的化學通式為AxBNbyCzO(o 其中
x=0~0.5,y=0.05~1.95,z=0 0.05,A為堿金屬的一種或者其幾種的組合，B為堿土金屬的一 種或者其幾種的組合，C為三價稀土元素。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于以堿金屬、堿土金屬站酸鹽、氯化物或碳酸 鹽為原料，以KC1、 NaCl、 K2S04或者摩爾比為1: 1的KCl&NaCl混合鹽為助熔劑。 通過加熱使熔鹽和反應物的混合物熔化，在液相環(huán)境下進行反應并生成所需產(chǎn)物，以去 離子水洗滌去除助熔劑得到純凈的反應產(chǎn)物。與傳統(tǒng)固相法相比，本制備方法流程少， 工藝簡單，對設備要求不高，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化。并且所得粉體粒子形貌、尺寸可控，
無團聚，容易分散。與熔鹽法制備棒狀KSl"2Nb50,5相比，本方法獲得的片狀模板粒子
更加適合流延成型并且組分在一定范圍內(nèi)可自由調(diào)劑，適用范圍更廣。


圖la-lg:產(chǎn)物的掃描電鏡照片；
圖2:產(chǎn)物的X射線衍射圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。 實施例1
按化學式Sra3Bao.7Nb035 (此時x=0，無A;B為Sr和Ba的組合；y4;F0,無C)稱 取對應物質量的SrC03、 Ba(N03)2，BNb205，以無水乙醇為分散介質球磨12小時，其中 反應物與無水乙醇的質量比為1: 2，干燥、過篩。按助熔劑與反應物的質量比l:2稱量 KCl和NaCl的混合鹽，混合鹽摩爾比為l: 1，混合，研磨放置于氧化鋁柑堝中，密封 后，在1075r燒結4h,燒結后的產(chǎn)物經(jīng)浸泡、抽濾，用去離子水反復洗滌、干燥，即得 純凈的產(chǎn)物a。產(chǎn)物a的掃描電鏡照片見圖la，粉末X射線衍射圖見圖2中2a曲線。
實施例2
按化學式Sr0.5Ba。.5NbLaaoo703.5105 (此時x=0，無A;B為Sr和Ba的組合，Sr和Ba 的比率有所變化，但總量為1保持不變；y==l;z=0.007, C為La203)稱取對應物質量的 SrCl2、 BaC03、 1^205和La203，以無水乙醇為分散介質球磨12小時，其中反應物與無 水乙醇的質量比為1: 1.5，干燥、過篩。按助熔劑與反應物的質量比1:1稱量KC1和 NaCl的混合鹽，混合鹽摩爾比為1: 1，混合，研磨放置于氧化鋁坩堝中，密封后，在 1075'C燒結4h.燒結后的產(chǎn)物經(jīng)浸泡、抽濾，用去離子水反復洗滌、干燥，即得純凈的 產(chǎn)物b。產(chǎn)物b的掃描電鏡照片見圖lb，粉末X射線衍射圖見圖2中2b曲線。
實施例3
按化學式Sr0.75Baa25NbL2YaQo704.0105 (此時x=0，無A;B為Sr和Ba的組合，Sr和 Ba的比率有所變化，但總量為l保持不變；y-1.2;z-0.007，C為Y203)稱取對應物質量 的Sr(N03)2、 Ba(N03)2、 Nb20dQ Y203，以無水乙醇為分散介質球磨12小時，其中反 應物與無水乙醇的質量比為1: 2.5，干燥、過篩。按助熔劑與反應物的質量比1:1稱量一 定量的K2S04，混合，研磨放置于氧化鋁坩堝中，密封后，在1175'C燒結4h.燒結后的 產(chǎn)物經(jīng)浸泡、袖濾，用去離子水反復洗滌、干燥，即得純凈的產(chǎn)物c。產(chǎn)物c的掃描電 鏡照片見圖lc，粉末X射線衍射圖見圖2中2c曲線。
實施例4
按化學式Mgo.oiCao.o4Sro25Bao.7oNbu04 (此時x=0，無A;B為Mg、 Ca、 Sr和Ba的 組合，總量為1保持不變；y=1.2;z=0 ，無C)稱取對應物質量的MgO、 CaC03、 SrC03、 BaC03和Nb205，以無水乙醇為分散介質球磨12小時，其中反應物與無水乙醇的質量 比為l: 2，干燥、過篩。按助熔劑與反應物的質量比l:l稱量KCl和NaCl的混合鹽，
5混合鹽摩爾比為1: 1，混合，研磨放置于氧化鋁坩堝中，密封后，在1175"燒結4h. 燒結后的產(chǎn)物經(jīng)浸泡、抽濾，用去離子水反復洗滌、干燥，即得純凈的產(chǎn)物d。產(chǎn)物d 的掃描電鏡照片見圖ld,粉末X射線衍射圖見圖2中2d曲線。 實施例5
按化學式Sr,Cao.05Nb1204 (此時x=0，無A;B為Ca和Sr的組合，總量為1保持 不變；y=1.2;z=0 ，無C)稱取對應物質量的SrCl2、 CaCO^nNb205，以無水乙醇為分 散介質球磨12小時，其中反應物與無水乙醇的質量比為1: 2，干燥、過篩。按助熔劑 與反應物的質量比1:1.5稱量KC1，混合，研磨放置于氧化鋁坩堝中，密封后，在1175 r燒結4h。燒結后的產(chǎn)物經(jīng)浸泡、抽濾，用去離子水反復洗滌、干燥，即得純凈的產(chǎn)物 e。產(chǎn)物e的掃描電鏡照片見圖le，粉末X射線衍射圖見圖2中2e曲線。
實施例6
按化學式MgcnCao.iSro.gNbwLao.wnO^os (此時x=0，無A;B為Mg、 Ca和Sr的組 合，總量為1保持不變；y-1.4;z-0.007 ，C為1^203)稱取對應物質量的SrC03、Ba(N03)2、 Nb20s和La203，以無水乙醇為分散介質球磨12小時，其中反應物與無水乙醇的質量比 為l: 2，干燥、過篩。按助熔劑與反應物的質量比1:1稱量KC1，混合，研磨放置于氧 化鋁坩堝中，密封后，在1175°0燒結411.燒結后的產(chǎn)物經(jīng)浸泡、抽濾，用去離子水反復 洗滌、干燥，即得純凈的產(chǎn)物e。產(chǎn)物e的掃描電鏡照片見圖lf,粉末X射線衍射圖見 圖2中2f曲線。
實施例7
按化學式K(uSro.7Bao美.6。5.05 (此時x=0.1 ， A為K;B為Ba和Sr的組合，總量 為1保持不變；y=1.6;z=0 ，無C)稱取對應物質量的K2C03、 Sr(N03)2、 BaCl2ftl Nb205， 以無水乙醇為分散介質球磨12小時，其中反應物與無水乙醇的質量比為1: 2，干燥、 過篩。按助熔劑與反應物的質量比1.5:1稱量K2S04，混合，研磨放置于氧化鋁柑堝中， 密封后，在1175"燒結411.燒結后的產(chǎn)物經(jīng)浸泡、抽濾，用去離子水反復洗滌、干燥， 即得純凈的產(chǎn)物g。產(chǎn)物g的掃描電鏡照片見圖lg。
權利要求
1.一種片狀鈮酸鹽粉體的熔鹽法制備方法，其特征在于包括以下依次步驟(1)根據(jù)最終所得產(chǎn)物鈮酸鹽粉體中的成分要求，稱取相對應物質量的反應物，反應物包括有堿金屬、堿土金屬硝酸鹽、氯化物或碳酸鹽及Nb2O5，然后結合分散介質進行球磨6～24小時，再干燥，過篩；(2)按照1∶(0.3-3)的質量比為稱取一定量的助熔劑，與球磨過的反應物進行混合，研磨；(3)將上述原料至于坩堝中密封，在1000～1250℃下燒結2～6小時；(4)然后浸泡、抽濾，用去離子水反復沖洗，直到助熔劑離子在規(guī)定的要求范圍內(nèi)，干燥即得所需粉體。
2. 根據(jù)權利要求1所述的熔鹽法制備方法，其特征在于所述的堿金屬選用Na或K元素。
3. 根據(jù)權利要求1所述的熔鹽法制備方法，其特征在于所述的堿土金屬選用Mg、Ca、 Sr或Ba元素。
4. 根據(jù)權利要求1所述的熔鹽法制備方法，其特征在于所述的粉體中三價稀土元素選用La203或Y2Q3 。
5. 根據(jù)權利要求1所述的熔鹽法制備方法，其特征在于所述的分散介質選用無水乙醇。
6. 根據(jù)權利要求1所述的熔鹽法制備方法，其特征在于所述的助熔劑選用KC1、NaCl、 K2SCU或者摩爾比為1: 1的KCl&NaCl混合鹽.
7. 根據(jù)權利要求1所述的熔鹽法制備方法，其特征在于所述的反應物與助熔劑的質量比為1: (0.3~3)
8. 根據(jù)權利要求1所述的熔鹽法制備方法，其特征在于所述的規(guī)定的要求范圍是直到以AgN03或者Ba(N03)2檢驗不含有助熔劑離子為止。
9. 根據(jù)權利要求1所述的熔鹽法制備方法，其特征在于所述的鈮酸鹽粉體的化學通式為AxBNbyCzO(0.5x+l+2.5y+1.5z)， 其中x=0 0.5,y=0.05~1.95,z=0~0.05, A為堿金屬的一種或者其幾種的組合,B為堿土金屬的一種或者其幾種的組合，C為三價稀土氧化物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一片狀鈮酸鹽粉體的熔鹽法制備方法，以堿土金屬硝酸鹽，氯化物或碳酸鹽為原料，以KCl、NaCl、或者K₂SO₄或者摩爾比為1∶1的KCl和NaCl混合鹽為助熔劑。利用高溫反應得到尺寸和形貌可控的粉體。然后經(jīng)過洗滌、抽濾和干燥得到最終所需的粉體。由于制備過程不引入其他離子，所制備的粉體純度高，可作為各領域通用的粉體，如可以作為分散性好的高純粉體，也可以用作模板粒子制備高性能陶瓷材料。本發(fā)明流程少，工藝簡單，對設備要求低，原料價格低廉，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號C01G33/00GK101492180SQ200810059328
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權日2008年1月23日
發(fā)明者吳敬華, 孫愛華, 平 崔, 勇 李, 李志祥, 許高杰, 謝立進 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所