水热法制备陶瓷粉体资料.ppt

沈阳化工大学 张帆 1、水热与溶剂热合成的概念及原理 2、水热与溶剂热合成的的特点 3、水热与溶剂热合成的应用 4、水热与溶剂热合成的设备 5、水热与溶剂热合成的制备过程、工艺控制 6、水热与溶剂热法制备PZT陶瓷粉体 水热与溶剂热合成方法的概念 水热生长体系中的晶粒形成可分为三种类型： “均匀溶液饱和析出”机制 “溶解-结晶”机制 “原位结晶”机制 “均匀溶液饱和析出”机制 “溶解-结晶”机制 “原位结晶”机制 3、水热与溶剂热合成的应用 高反应活性:由于反应物反应性能的改变、活性的提高，水热与溶剂热合成法有可能代替固相反应以及难于进行的合成反应。 特殊结构\物质价态:由于中间态、介稳态以及特殊物相易于生成.因此能合成特种介稳结构、特种凝聚态的新合成产物。 ③ 能够使低熔点化合物、高蒸气压且不能在融体中生成的物质、高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成。 ④ 结晶好:水热与溶剂热的低温、等压、溶液条件，有利于生长极少缺陷、取向好、完美的晶体，且合成产物结晶度高以及易于控制产物晶体的粒度。 ⑤ 可控性好:由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛，因而有利于低价态、中间价态与特殊价态化合物的生成，并能均匀地进行掺杂。 水热与溶剂热合成方法的适用范围 制备超细（纳米）粉末 合成新材料、新结构和亚稳相 制备薄膜 低温生长单晶 4、水热与溶剂热合成设备 高压容器是进行高温高压水热实验的基本设备。 玻璃反应釜具有非常优良的耐酸碱耐腐蚀性，化学稳定性优良，缺点是热传导能力差。 不锈钢反应釜具有优良的热传导能力 5.1 水热法合成程序 选择反应物料； 确定合成物料的配方； 配料程序摸索，混料搅拌； 装釜，封釜； 确定反应温度、时间、状态（静止与动态晶化）； 取釜，冷却（空气冷、水冷）； 开釜取样； 过滤，干燥； 检测：电子显微镜观察晶貌与粒度分布； 粉末x射线衍射（XRD）物相分析。 1、温度：填充度一定时,反应温度越高,晶体生长速率越大; 2、压力：在相同的反应温度下, 体系压力越高,晶体生长速率越大; 3、生长区与溶解区之间的温度梯度ΔT：在一定的反应温度(指溶解区温度)和填充度下,ΔT越大,反应速率越大; 4、填充度：在一定的反应温度下,晶体生长速率与填充度成正比。填充度越大,体系压力越高,晶体生长速率越大。(50％~80％) 温度梯度的影响 水的p-T图 与水热法相比，溶剂热法具有以下优点： 抑制产物的氧化过程或水中氧的污染； 可选择原料的范围大大扩大，比如氟化物，氮化物，硫化合物等均可作为溶剂热反应的原材料；同时，非水溶剂在亚临界或超临界状态下独特的物理化学性质极大地扩大了所能制备的目标产物的范围； 1、降低微粒表面张力，与水的亲和性提高，改善了微粒表面的润湿性. 2、降低颗粒之间的吸引能。 3、在颗粒之间形成有效的空间电阻，使微粒之间的排斥能提高。 六、水热法与溶剂热法制备PZT粉体 实验部分 结果与讨论 结论 实验结果与讨论 结论 (1) 在乙醇-水混合溶剂的溶剂热条件下，适量的醇加入可以促进反应的进行，可以制得粒径小分布窄的四方相PZT粉体，醇水比从1:1增加至2:1，粉体粒径由1.5μm减小至200nm。 (2) 适当的n(Pb)/n(Zr+Ti)可以形成更加规整的四方形貌，而只有少量的氧化铅生成，且少量的氧化铅也有利于弥补烧结过程中铅的挥发。n(Pb)/n(Zr+Ti)=1.4为制备结晶性良好粉体的必要条件。 (3) 矿化剂浓度在减小粉体粒径方面起着很重要的作用，较低的矿化剂浓度即可制得PZT粉体，但是制得的粉体颗粒较大，且不均匀。而过大的矿化剂浓度使得前驱物在溶剂中的溶解度过大，不相匹配，可能产生副反应生成无定形的非晶体。 (4) 在Pb/(Zr+Ti)=1.4、醇水比为2:1、矿化剂浓度为4mol/L、温度为200℃、反应时间为4小时的条件下，可以合成单分散的四方相Pb(Zr0.52Ti0.48)O3纳米粉体，其粒径约为340nm。 (5) 适量PVA的加入可以有效减小粉体粒径，并且获得分散性良好的PZT纳米粉体，其粒径约为10nm。 2011年工作总结 项目情况： 1. 项目名称：《辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划》， 项目级别：省级，进款时间：2011.11，进款额：6万元。 2. 项目名称：《富钠铌酸钾钠压电陶瓷用模板的制备》， 项目级别：横向课题，进款时间：2011.3， 进款额：50万日元。 3. 项目名称：《连续贴膜热压制备铜铝复合板新工艺的开发》， 项目级别：横向课题，进款时间：2011.11，进款额：2万元。 论文情况： 1. “Influence of Hydrothermal Conditions on