[发明专利]一种巨介电常数、低介电损耗钛酸锶陶瓷的制备方法

说明书

本发明属于多功能电子陶瓷材料技术领域，公开了一种巨介电常数、低介电损耗钛酸锶陶瓷的制备方法。该制备方法采用草酸沉淀法将原料混合，待充分反应后洗涤、干燥、过筛，将过筛的粉末放置于马弗炉中煅烧，冷却到室温后取出粉末；将粉体压制成型后，放入马弗炉中，在1400‑1500℃的条件下烧结4h得到所需的钛酸锶陶瓷。制备出SrTi_1‑x(Zn_1/3Nb_2/3)_xO₃介电陶瓷，在介电常数明显提高的同时还要尽量保证其较低的介电损耗，使陶瓷的介电性能得到进一步的改善，从而更大限度满足生产生活的需要。

技术领域

本发明属于多功能电子陶瓷材料技术领域，本发明涉及一种巨介电常数、低介电损耗钛酸锶陶瓷的制备方法。特别是涉及一种液相法合成铌、锌掺杂钛酸锶陶瓷粉体的方法。

背景技术

在未来的新能源格局中，更多的能源将转化为电能。电能储存变得越来越复杂和重要，因此需要更可靠和高性能的储能技术来实现高效、多功能和环境友好的能源利用。具有典型钙钛矿结构的钛酸锶由于其独特的物理特性被认为是有良好前景的无铅能量存储材料。因此，提高钛酸锶陶瓷的介电性能迫在眉睫。

钛酸锶粉体的制备方法主要有：固相法、水热法、液相法、溶胶-凝胶法、碱熔法等。最传统的方法为固相法，但此方法反应不易进行完全，故生产出的粉体在纯度、粒度及组成均匀性等方面较差。

提高钛酸锶陶瓷的介电常数通常会采用以下两种方法：一种是通过掺杂改性来改变钛酸锶陶瓷的缺陷浓度，另一种是通过改变烧结气氛来改变钛酸锶陶瓷的氧空位。Wang等人通过Nb对钛酸锶基陶瓷进行掺杂，并在N₂气氛下进行陶瓷的煅烧，获得了＞10⁴的介电常数和＜0.05的介电损耗；Pan等人分别在O₂和N₂中烧结钛酸锶基陶瓷，得到在N₂中烧结的介电陶瓷有更优异的介电性能。但高介电常数往往伴随着较高的介电损耗。因此，探究一种巨介电常数、低介电损耗的介电陶瓷是目前电子陶瓷领域中的急需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种巨介电常数、低介电损耗钛酸锶陶瓷的制备方法，解决钛酸锶陶瓷材料介电常数低、介电损耗高等相关技术问题，以草酸、SrCl₂、TiCl₄、Nb₂O₅和ZnO为原料，通过掺杂改性，采用液相法制备出SrTi_1-x(Zn_1/3Nb_2/3)_xO₃介电陶瓷，在介电常数明显提高的同时还要尽量保证其较低的介电损耗，使陶瓷的介电性能得到进一步的改善，从而更大限度满足生产生活的需要。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种巨介电常数、低介电损耗钛酸锶陶瓷，其化学方程式为SrTi_1-x(Zn_1/3Nb_2/3)_xO₃，0.009≤x≤0.015。由草酸、SrCl₂、TiCl₄、Nb₂O₅和ZnO为原料制得。

本发明还请求保护上述巨介电常数、低介电损耗钛酸锶陶瓷的制备方法，该制备方法采用草酸沉淀法将原料混合，待充分反应后洗涤、干燥、过筛，将过筛的粉末放置于马弗炉中煅烧，冷却到室温后取出粉末；将粉体压制成型后，放入马弗炉中，在1400-1500℃的条件下烧结4h得到所需的钛酸锶陶瓷。

上述巨介电常数、低介电损耗钛酸锶陶瓷的制备方法，该方法按照包括以下具体步骤：