[发明专利]一种钆钡掺杂镍酸盐陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钆钡掺杂镍酸盐陶瓷及其制备方法和应用；所述钆钡掺杂镍酸盐陶瓷的化学式为Gd_2‑xBa_xNiO₄，其中，0.1≤x≤0.6；所述钆钡掺杂镍酸盐陶瓷的制备方法包括如下步骤：(1)将钆源、钡源和镍源原料与氧化铝球和无水乙醇混合，进行球磨，得到粉体；(2)将步骤(1)得到的粉体过筛，进行焙烧；(3)向步骤(2)焙烧后得到的粉体中加入聚乙烯醇(PVA)水溶液，研磨造粒，过筛，压制成陶瓷胚体，排胶，得到排胶后的陶瓷胚体；(4)将步骤(3)得到的陶瓷胚体进行烧结，得到钆钡掺杂镍酸盐陶瓷。所述操作方便，合成工艺简单，制备成本低；所述钆钡掺杂镍酸盐陶瓷可用作电介质陶瓷，例如用作电容器(如储能电容器)材料使用。

技术领域

本发明涉及介电陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种钆钡掺杂镍酸盐陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

一般认为具有A₂BO₄(例如K₂NiF₄)结构的类钙钛矿复合氧化物是由钙钛矿层(ABO₃)和盐岩层(AO)通过摩尔比1:1的比例相互交替叠合而形成的化合物，其中，较小的B位离子具有六配位[BO₆]结构，一般被过渡金属离子占据，是钙钛矿的骨架；较大的A位离子具有九配位[AO₉]结构，通常被碱土、稀土(Ln)离子所占据。由于盐岩层(AO)的插入，使得A₂BO₄结构的类钙钛矿复合氧化物有更广泛的变化空间。同时也会使得原来的钙钛矿层(ABO₃)中六配位[BO₆]八面体结构发生晶格畸变，对A₂BO₄结构可以起到稳定作用。但是目前现有技术中已知能够形成具有稳定结构的类钙钛矿复合氧化物的A、B离子很少，通常只有碱土、稀土及Tl、Bi、Pb等离子适合作为A位离子；过渡金属离子适合作为B位离子，较常见的包括Ni、Cu和Co等离子。

随着电子信息技术的高速发展，电子元件的小型化，微型化及高稳定性成为现代信息领域的重要研究课题。电介质材料是储能电容器的关键材料，其中陶瓷电介质由于介电常数高、老化速度慢、机械强度高、使用范围广和可以在复杂环境下使用而受到了越来越多的关注，其典型代表是镍酸盐陶瓷。

储能元件的小型化和轻量化对电介质陶瓷的储能密度提出了越来越高的要求。因此，如何提高电介质陶瓷的介电击穿强度以提高电介质陶瓷的储能密度是制备高储能电容器的关键。

发明内容

为了改善现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种钆钡掺杂镍酸盐陶瓷，其化学式为Gd_2-xBa_xNiO₄，其中，0.1≤x≤0.6。

根据本发明所述的陶瓷，例如，x的实例可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或0.6。

根据本发明所述的陶瓷，粒径尺寸为1～15μm，优选为2～8μm，如3μm、5μm。

优选地，所述陶瓷具有基本上如图2所示的X射线衍射图中的一种或多种。

优选地，所述陶瓷具有基本上如图3所示的扫描电镜图中的一种或多种。

本发明还提供了上述钆钡掺杂镍酸盐陶瓷的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将钆源、钡源和镍源原料与氧化铝球和无水乙醇混合，进行球磨，得到粉体；

(2)将步骤(1)得到的粉体过筛，进行焙烧；

(3)向步骤(2)焙烧后得到的粉体中加入聚乙烯醇(PVA)水溶液，研磨造粒，过筛，压制成陶瓷胚体，排胶，得到排胶后的陶瓷胚体；

(4)将步骤(3)得到的排胶后的陶瓷胚体进行烧结，得到钆钡掺杂镍酸盐陶瓷。