[发明专利]一种复合钙钛矿氧化物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合钙钛矿氧化物及其制备方法，属于电子陶瓷领域。 

背景技术

随着科学技术的飞速发展，多层陶瓷电容器日益向小型化、低成本、大容量的方向发展，相应地要求材料具有较高的介电常数。根据文献报道，Subramanian在2000年发现了CaCu₃Ti₄O₁₂的高介电性[Subramanian M. A et al, High dielectric constant in ACu₃Ti₄O₁₂ and ACu₃Ti₃FeO₁₂ phase, Journal of Solid State Chemistry, 2000, 151, 323-325]，该材料在很宽的频率范围内，室温下具有非常高的介电常数，大约为10000左右，而且在很宽的温度范围内表现出介电响应的高温稳定性。大部分学者认为CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的高介电性是由于其内部阻挡层电容器模型而产生的。不仅如此，在低温下CaCu₃Ti₄O₁₂还具有一定的磁学性能。 

然而，大多数这种类型的钙钛矿材料在1个大气压的环境中几乎是无法合成的。Lv shuhui 等人[Shuhui Lv et al, Covalent State and the Electronic and Transport Properties of CaCu₃Ni₄O₁₂: A First-Principles Study，The Journal of Physical Chemistry C, 2011, 115, 2366-2370] 对CaCu₃Ni₄O₁₂化合物做了第一性原理的计算，报道了CaCu₃Ni₄O₁₂的结构是比较稳定，并且具有铁磁性能。但是由于在煅烧过程中，高温下CaCu₃Ni₄O₁₂的晶格应力过大而无法合成。 

为了得到性能优异的这类介电、磁电材料，本发明公开了一种高温高压合成备技术。与温度一样，压力不仅是合成新的固态化学材料的有用的工具，同时它还对探察存在物质的相具有科学和技术上的意义。决定物质的物理及化学性质方面，高压具有与温度相同的作用。很多材料的亚稳态结构，如果从高温冷却至室温以后再撤去高压，在室温下可以得到高温的相结构或者亚稳态结构。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用超高压高温合成复合钙钛矿氧化物的方法。 

本发明涉及的复合钙钛矿氧化物的化学通式为：CaCu₃Me₄O₁₂，其中Me为Ni、Sb和Bi中的一种。 

复合钙钛矿氧化物的制备方法具体步骤为： 

（1）以氧化钙、氧化铜、一氧化镍、五氧化二锑和三氧化二铋为原料，按通式CaCu₃Me₄O₁₂的化学计量比进行配料，其中Me为Ni、Sb和Bi中的一种。

（2）将步骤（1）配制好的原料放到球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇为球磨介质，所加的氧化锆球质量为原料质量的2~8倍，所加的无水乙醇质量为原料质量的0.5~2倍，采用湿磨法进行球磨混合4~24小时，转速为200~450转/分钟，将混合后的浆料取出在80℃~140℃烘干。 

（3）将步骤（2）烘干的粉体放入坩埚，然后将粉料与坩埚一起在单向压力200~400MPa下压制成型。 

（4）将步骤（3）成型的块体，置于高压烧结炉中，先加高压3~8GPa，以20~40℃/min的升温速率升至1000~1200℃，保温30~120分钟进行烧结，然后以20~50℃/min降到室温，最后撤去高压，即得到复合钙钛矿氧化物。 

所述氧化钙、氧化铜、一氧化镍、五氧化二锑和三氧化二铋均为分析纯。 

所述坩埚为铌坩埚、钛坩埚和钼坩埚中的一种。