纳米级锆酸钡的合成与性能

锆酸钡陶瓷具有良好的化学稳定性和机械强度,当其中锆被其他异价金属离子部分取代后高温下可呈现出良好的离子导电性,是一类具有应用前景的固体电解质材料。除此之外,锆酸钡陶瓷作为催化剂还具有良好的储氮及抗硫性能,因此,锆酸钡的合成方法一直是国内外材料界研究的热点。

目前制备锆酸钡的方法除了传统的高温固相法之外,近期又有熔盐法、水热法和水溶液沉淀法等等。传统高温固相法和熔盐法需要高达1200℃以上的反应温度,使得粉体硬团聚严重,表面活性差,即使经过反复研磨，也只能达到微米级或亚微米级粉体。而液相法又有反应时间长、环境污染严重、以及工艺复杂等缺陷。为此,本文尝试采用一种全新的合成方法-低温固态反应法合成锆酸钡纳米晶,并获得了成功。该法工艺简单,反应温度低,产率高,能耗低,不仅有效避免了产物的硬团聚现象,而且主要反应过程不使用溶剂,对环境污染小,从而实现了绿色化学反应。

合成方法

称一定量的ZrOCl₂・8H₂O,加入少量体积分数为50%的HCl,溶于100mL水中,进行水解，然后用体积分数为50%的NH₃・H₂O调解pH值为7~8,减压抽滤洗净氯离子,然后将滤饼与新鲜的固体Ba(OH)₂・8H₂O按物质的量比1:1混合，在室温下充分球磨60min后,放入烘箱中于100℃反应15h得纳米级锆酸钡产品[1]。

介电性能

采用程序可控式无压烧结工艺,控制合适的升温速度和保温时间,得到了致密的陶瓷体。性能测试结果证实纳米级锆酸钡样品在1350℃介电常数有最大值,为3568,比一般微米级锆酸钡陶瓷的介电常数提高了近1倍。而烧结温度却比传统微米级粉体的烧结温度下降了100~200℃,这主要是由于纳米级粉体具有大的比表面和很高的反应活性造成的[1]。

参考文献

[1] 李娜,张圆圆,李兰芬,等. 低温固态反应制备纳米锆酸钡及其反应机理[J]. 河北大学学报（自然科学版）,2012,32(1):63-67. DOI:10.3969/j.issn.1000-1565.2012.01.013.