[发明专利]一种离子补偿混合物共沉淀制备钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的方法

说明书

本发明公开了一种离子补偿混合物共沉淀法制备钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的方法，属于无铅介质陶瓷材料领域。该方法包括以下步骤：将Ba、Sr的氯化物或二者的混合物，以及Zr、Sn、Ti、Nb(Hf)、Y或Ce、Er(Mn)的氯化物及草酸盐溶解、混合配置成混合盐溶液，其中，对易流失组分Ba、Sn、Ti和Hf进行浓度补偿；以氨水水溶液为沉淀剂或以碳酸钠和氨水混合水溶液作为沉淀剂；混合盐溶液与沉淀剂溶液在剧烈搅拌下发生反应形成沉淀物；采用碳酸氢氨溶液作为缓冲溶液，对沉淀物进行反复清洗、过滤；经减压共沸蒸馏和焙烧后得到高熵陶瓷粉体。

技术领域

本发明属于无铅介质陶瓷材料领域，具体涉及一种离子补偿混合物共沉淀制备钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的方法。

背景技术

铅系钙钛矿型介质陶瓷材料是电子器件及通信中至关重要的基础材料，但是随着人们环境保护意识的增强，含铅陶瓷材料终将被无铅陶瓷所取代。而目前，简单的钙钛矿型陶瓷材料，如BaTiO₃、CaTiO₃、SrTiO₃和SrZrO₃等不能满足应用要求。以固溶体或掺杂的方式形成复合钙钛矿型化合物，改变钙钛矿结构中A、B位的元素组合，以及陶瓷制备方法的改进是改善无铅钙钛矿型陶瓷介电特性的重要手段。B位复合钙钛矿结构可以表示为A(B B’)O₃，在B晶格复合的钙钛矿型化合物中，A(B³⁺_1/2B⁵⁺_1/2)O₃(B³⁺＝La,Nd,Sm,Yb；B⁵⁺＝Nb,Ta)陶瓷具有微波介电特性。

2018年Luo等提出，五种金属离子可以按照相同的摩尔比共同占据ABO₃型钙钛矿结构的B位。不同尺寸的原子排列存在大量的可能性，因而消除了任何形成规律性晶体结构的可能，从而创造出物理性质更均匀的多主元材料(Sicong Jiang,Tao Hu,Jian Luo，etal.A new class of high-entropy perovskite oxides， Scripta Materialia 142(2018)116–120)。目前，只有少量文献对此类多主元材料进行了报道，且多数集中在合金材料和非氧化物陶瓷材料上，相关的粉体制备方法主要涉及固相法和喷雾热解法。固相法制备的粉体通常粒度大、分散性差，且焙烧温度较高；喷雾热解法设备和制备流程复杂，反应温度高、压力大。

共沉淀法是把沉淀剂加入金属盐混合溶液中，使溶液中含有的两种或两种以上的阳离子同时沉淀的一种方法，是制备复合氧化物粉体的重要方法。共沉淀法具有制备工艺简单、成本低、制备条件易于控制、合成周期短等特点，制备的粉体分散性和均匀性好。

但是，由于多主元氧化物中各阳离子发生沉淀的浓度、速度和pH范围存在差异，且随着pH变化，沉淀剂的变化也有差异，造成成分偏析，使最终产物偏离化学计量比。如何使各阳离子组分同时沉淀，保持产物的化学计量比是共沉淀法制备复合多主元钙钛矿结构陶瓷粉体的技术瓶颈。该技术的突破对开发多主元材料、探索材料新功能具有重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的技术上的不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单、低成本的钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的制备方法。具体步骤如下：