[发明专利]片状锂-铌-钛(Li-Nb-Ti-O)模板晶粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于织构化微波介质陶瓷模板晶粒制备领域，提供了一种具有片状晶粒形貌的锂-铌-钛(Li-Nb-Ti-O)粉体及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段(300-3000GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，其具有损耗低、频率温度系数小、介电常数高等特点，可用于制造介质谐振器、介质滤波器、双工器、微波介质天线、介质稳频振荡器、介质波导传输线等元器件。这些器件广泛应用于移动通讯、卫星电视、广播通信、雷达、卫星定位导航系统等众多领域。高性能微波介质陶瓷在现代通信、军事技术等领域倍受世人瞩目，是一种极具应用价值和发展潜力的材料。

织构化技术是指通过工艺控制，使原本无规则取向的陶瓷晶粒定向排列，使之具有接近单晶的性能。目前，最常用的陶瓷织构化技术有模板晶粒生长(TGG)技术和反应模板晶粒生长(RTGG)技术，其中一个关键性步骤是制作模板晶粒。

然而，迄今为止，本领域尚未开发出一种具有较强的取向性和较大的高宽比，能很好地用于制备织构化微波介质陶瓷的模板晶粒。

因此，本领域迫切需要开发出一种具有较强的取向性和较大的高宽比，能很好地用于制备织构化微波介质陶瓷的模板晶粒。

发明内容

本发明提供了一种新颖的片状锂-铌-钛(Li-Nb-Ti-O)模板晶粒及其制备方法，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种片状Li-Nb-Ti-O模板晶粒，其化学式为LiNb_0.6Ti_0.5O₃，其晶粒形貌呈片状，其组成为M-相Li-Nb-Ti-O粉体。

在一个优选的实施方式中，所述片状Li-Nb-Ti-O模板晶粒的晶粒形貌呈片状三角形或多边形。

在另一个优选的实施方式中，所述片状Li-Nb-Ti-O模板晶粒的径向长度为5-30μm，厚度为0.5-2.0μm。

另一方面，本发明提供了一种制备上述片状Li-Nb-Ti-O模板晶粒的方法，该方法包括：

以Li₂CO₃、Nb₂O₅和TiO₂为原料，在LiCl的熔盐体系中，合成片状的LiNb_0.6Ti_0.5O₃粉体；

对所得的片状的LiNb_0.6Ti_0.5O₃粉体进行超声分散、热去离子水洗涤、抽滤，得到纯净的M-相Li-Nb-Ti-O粉体，从而制得片状Li-Nb-Ti-O模板晶粒。

在一个优选的实施方式中，原料Li₂CO₃、Nb₂O₅和TiO₂以重量比0.5∶0.3∶0.5配料。

在另一个优选的实施方式中，在LiCl的熔盐体系中采用1∶1至1∶3的熔盐比。

在另一个优选的实施方式中，在LiCl的熔盐体系中于850℃-1000℃保温3-9小时。

再一方面，本发明涉及上述片状Li-Nb-Ti-O模板晶粒在织构化Li-Nb-Ti-O微波介质陶瓷中的应用。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的以熔盐比为1∶2，保温时间为3小时，不同温度下合成的M-相LiNb_0.6Ti_0.5O₃模板晶粒的XRD(X-射线衍射)图谱，其中，(a)为850℃合成的模板晶粒的XRD图谱；(b)为950℃合成的模板晶粒的XRD图谱；(c)为1000℃合成的模板晶粒的XRD图谱；(d)为1050℃合成的模板晶粒的XRD图谱。

图2是根据本发明的一个实施方式的以熔盐比为1∶2，保温时间为3小时，不同温度下合成的M-相LiNb_0.6Ti_0.5O₃模板晶粒的SEM(扫描电子显微镜)照片，其中，a为850℃合成的模板晶粒的SEM照片；b为950℃合成的模板晶粒的SEM照片；c为1000℃合成的模板晶粒的SEM照片；d为1050℃合成的模板晶粒的SEM照片。