[发明专利]一种制备钛酸盐压电陶瓷粉体的环境协调型方法

权利要求书

1.一种制备钛酸盐压电陶瓷粉体的环境协调型方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用绿色资源纯水作为唯一的溶剂，金属氧化物和碳酸盐为原料，或者金属氧化物替换为硝酸盐，视钛源的不同选用氢氟酸或浓硫酸或硝酸作为溶解剂，氨水或尿素为中和剂，硝酸铵为助燃剂，该硝酸铵由氨水和硝酸引入或者单独加入，钛源为钛酸四丁酯或偏钛酸、硫酸氧钛、硫酸钛、二氧化钛、四氯化钛之一或其组合，乳酸为螯合剂、膨化剂、造孔剂，采用水基溶胶-凝胶法，在常温下配制溶胶，溶胶调pH后，在80℃~160℃下真空浓缩或者常压除溶剂后得凝胶，凝胶在180℃~200℃下经过独特的膨化工艺和自燃途径后获得纳米自燃物，自燃物在550℃~600℃下预烧0.5~1小时后得纳米粉体，粉体无团聚，呈薄层微孔状，薄层厚度＜10nm，具有较大的比表面积；

（2）取上述粉体，经过造粒、压片、排塑工序后，生坯片在超低温950℃~1025℃条件下1~2小时完成烧结，即得相组成单一、微观结构极其致密的陶瓷片，晶粒大小约300nm~800nm，陶瓷片经过涂银，烧银后，在常温硅油中，施加1.5~3.5kV/mm的直流电场，极化10~20分钟，极化温度为常温~80℃，静置后即获得钛酸盐压电陶瓷成品。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于，乳酸与Ti⁴⁺的物质的量的比为2.0~6.0，溶胶的pH=3.0~5.0。

3.权利要求1所述的方法，其特征在于，水基溶胶-凝胶工艺的含水量具有较大的调节范围， V（水，体积计）：V(乳酸，体积计)≥1.0，加水量不设上限。

4.权利要求1所述的方法，其特征在于，采用的膨化工艺为：其凝胶在180℃~200℃下预处理30分钟后，使其获得数十倍及更大的膨化体积后瞬间自燃，生成巨型骨架状且有金属光泽的均一的灰黑色的纳米自燃物；凝胶采用干或湿两种状态。

5.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛酸盐为MTiO₃，M为能够与TiO₃^2-成盐且具有钙钛矿结构的金属离子，M是单一的金属离子，或者是两种及两种以上金属离子的复合体，其金属元素的来源可以是氧化物、碳酸盐、硝酸盐。

6.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法适用于制备多种无团聚的钛酸盐纳米陶瓷粉体，或者用于其它非钛酸盐结构的碱金属铌酸盐结构的化合物、钨青铜结构的化合物、铋层状结构的化合物粉体的制备,用于Bi_0.5Na_0.5TiO₃ ，Bi_0.5K_0.5TiO₃，Bi_0.5Na_0.5TiO₃-Bi_0.5K_0.5TiO₃ ，Bi_0.5Na_0.5TiO₃-Bi_0.5K_0.5TiO₃-BaTiO₃，Bi_0.5(Na_1-x-yK_yLi_x)_0.5TiO₃，Pb(Zr_xTi_1-x)O₃, BaTiO₃, (Ba,Sr)TiO₃, (Ba,Ca)(Ti,Zr)O₃，Na_0.5K_0.5NbO₃，(Na_0.5K_0.5)_0.94Li_0.06NbO₃，Na_0.52K_0.48NbO₃ (Na_0.52K_0.48)_0.94Li_0.06NbO₃，Bi₄Ti₃O₁₂，SrBi₄Ti₄O₁₅ ,Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆，(Sr_0.5Ba_0.5)₂NaNb₅O₁₅，Sr_1.9Ca_0.1NaNb₅O₁₅，Sr_1.8Ca_0.1(Bi_0.5Na_0.5)_0.1NaNb₅O₁₅，Sr_1.8Ca_0.1(Bi_0.5K_0.5)_0.1NaNb₅O₁₅，Sr_1.8Ca_0.1(Bi_0.5Li_0.5)_0.1NaNb₅O₁₅化合物纳米粉体的制备，包括用于制备其取代、掺杂、改性和复合体系之一种或多种。