[发明专利]一种片状的掺杂铌酸铋钙及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种片状的掺杂铌酸铋钙及其制备方法和应用，将CaCOsubgt;3/subgt;粉体、Bisubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;粉体、Nbsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;粉体、Smsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;粉体和NaCOsubgt;3/subgt;粉体，混合获得混合料，将混合料与中性盐球磨获得球磨粉，将球磨粉烧结即得片状的掺杂铌酸铋钙，所述中性盐由NaCl和KCl组成；本发明所制备的Na，Sm共掺杂的铌酸铋钙，其微观形貌为片状，最大尺寸接近45μm，且尺寸均匀，这种大尺寸片状粉体适合用于作为模板晶粒生长法的模板晶粒，尤其适合用于制备同质的铌酸铋钙基织构陶瓷，有利于提高其织构度。另外，这种大尺寸片状粉体也适合用于压电‑光催化降解，大的形变有利于产生压电势，提到其压电催化活性。

技术领域

本发明属于陶瓷粉末制备技术领域，具体涉及一种片状的掺杂铌酸铋钙及其制备方法和应用。

背景技术

铌酸铋钙(CaBi₂Nb₂O₉，简称CBN)是一种典型的铋层状结构压电陶瓷，由萤石结构的铋氧层((Bi₂O₂)²⁺)和类钙钛矿结构的((CaNb₂O₇)^2-)层沿c轴交替堆叠而成。铌酸铋钙具有居里温度高(T_c～940℃)、介电常数低、老化率低以及电阻率高等特点，非常适合用于制造在高温环境下服役的电子元器件，如监测航空和航天发动机运行状态的加速度传感器、高级轿车上的压电喷油嘴等。然而，由于具有特殊的二维结构，自发极化被限制a-b平面内，使其具有高的矫顽场、极低的压电系数(5～7pC/N)，很难通过人工极化获得压电性能优异的陶瓷体。

为了获得高压电系数的铌酸铋钙陶瓷，模板晶粒生长法(TGG)被用来制备织构化的铌酸铋钙陶瓷。通过使陶瓷的晶粒定向生长，获得一定的织构度，陶瓷的压电性能将获得较大的提升。籽晶作为TGG法的关键原料，严重影响织构陶瓷的织构度。通常，为了获得更高的取向度，具有较大尺寸的片状籽晶更加容易被选择。

目前制备铁电片状籽晶的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、熔盐法等方法。但是溶胶-凝胶法原料成本高、反应时间长且容易残留碳杂质和有机溶剂；而水热法需要施加高温高压、反应时间长且尺寸不均匀。熔盐法通过加入低熔点的中性盐，在加热时中性盐融化形成液相，加快了物质传输，可以降低物质合成温度，有望制备大尺寸的片状晶体。

目前制备铁电片状铌酸铋钙的方法主要采用熔盐法和拓扑微晶转化法结合的拓扑化学熔盐合成法。这种方法首先利用熔盐法合成一种与目标产物晶体结构相似的前驱体，随后通过离子交换和置换等过程获得与前驱体成分不同的最终产物。这种方法可以有效地合成片状的铌酸铋钙，但是其工艺复杂、操作较为困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种粒度分布集中、大尺寸的具有优异铁电性能的片状的掺杂铌酸铋钙及其一步法制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种片状的掺杂铌酸铋钙的制备方法，将CaCO₃粉体、Bi₂O₃粉体、Nb₂O₅粉体、Sm₂O₃粉体和NaCO₃粉体，混合获得混合料，将混合料与中性盐球磨获得球磨粉，将球磨粉烧结即得片状的掺杂铌酸铋钙，

所述中性盐由NaCl和KCl组成；

所述片状的掺杂铌酸铋钙，其化学通式为：Ca_1-2xSm_xNa_xBi₂Nb₂O₉，其中，0.005≤x＜0.05；