[发明专利]一种应用于能量收集器件的无铅压电陶瓷材料及制备方法

摘要

一种应用于能量收集器件的无铅压电陶瓷材料及制备方法，属于压电陶瓷材料领域。将Nb2O5与KOH混合煅烧后溶于去离子水，用硝酸滴定所得白色沉淀溶于草酸得到可溶性铌；用氨水滴定pH＝10～11，获得白色沉淀；溶解于柠檬酸得溶液A；K2CO3、Na2CO3、Li2CO3溶于水形成溶液B,再把Mn(CH3COO)2溶解于溶液B中；将溶液A与B混合加热得溶胶，经干燥、热处理后得到粉体。将粉体造粒成型后，950～1050℃烧结成陶瓷体。本发明方法简单、能耗低；所制备无铅压电陶瓷材料具有较高机电转换系数，满足能量收集器件要求。

主权项

用于能量收集器件的具有高能量密度的无铅压电陶瓷材料，其特征在于，是Mn掺杂Na0.46K0.46Li0.08NbO3，基体化学组成为：Na0.46K0.46Li0.08NbO3—x％Mn，x的数值为0.5～3；其制备方法，通过溶胶凝胶掺杂技术得到，具体包括以下步骤：(1)将五氧化二铌与氢氧化钾混合研磨后放置于铂坩埚中经350℃煅烧2～3h，所得产物溶解于去离子水后滴加硝酸至pH＝2～3,获得白色沉淀，离心收集沉淀并用去离子水洗涤沉淀数次去除钾离子；将沉淀溶解于草酸溶液中，加热搅拌至澄清，过滤获得淡黄色透明可溶性铌溶液；(2)取步骤(1)中所得可溶性铌溶液，滴加氨水至pH＝10～11,经离心分离和去离子水洗涤获得白色沉淀；将所得白色沉淀溶解于浓度为0.5～2mol/L的柠檬酸水溶液中，加热搅拌得到透明溶液A，五氧化二铌中的铌基本转移到透明溶液A中；将K2CO3、Na2CO3、Li2CO3于干燥箱内烘干后按照Na0.46K0.46Li0.08NbO3中化学计量比，溶解于去离子水中，制得溶液B，按照Mn掺杂量再把Mn(CH3COO)2溶解于溶液B中；将所得溶液A与所得溶液B混合，70～90℃加热搅拌2～5h得透明溶胶；将所得透明溶胶放入干燥箱内，100℃干燥,得到透明干凝胶；将干凝胶在350℃下处理2h去除有机物得到中间产物；将所得中间产物充分研磨后，在500～700℃下煅烧3～6h，得到Na0.46K0.46Li0.08NbO3—x％Mn纳米粉体。