Bi、Nb双施主掺杂对钛酸钡基陶瓷性能的影响.pdf

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1、第28卷第1期无机化学学报Vo1．28No．12012年1月CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY40-44Bi、Nb双施主掺杂对钛酸钡基陶瓷性能的影响丁士文*潘彬贾光李兰芬f河北大学化学与环境科学学院，保定071002)摘要：本文首次在钛酸钡中以BiCI，、NbC1的溶液形式引入Bi、Nb元素，采用低温固态反应制备了Bi、Nb双施主掺杂的纳米BaTiO，基PTC陶瓷粉，同时研究了烧结条件对PTC陶瓷材料性能的影响。利用XRD和TEM分析了样品的物相及微观形貌，发现样品为立方晶系的完全互溶取代固溶体，颗粒基本呈球形，且分布比较均匀，粒径大约

2、50～60Bm。制陶实验表明，以Bi、Nb进行双施主掺杂可有效改善材料的PTC性能，当最佳烧结温度为1330℃、保温时间为20min时，可以得到室温电阻为12．93n，升阻比为1．920x10s的电性能优良的PTC陶瓷。关键词：BaTiO3基PTC陶瓷；Bi、Nb共掺杂；烧结条件；电性能中图分类号：O611．4文献标识码：A文章编号：1001—4861(2012)01—0040．05InfluenceofBiandNbCodopingontheBehaviorsofBaTiO3一BasedPTCCeramicsDINGShi—WenPANBinJIAGuangLILan

3、—Fen(CollegeofChemistryandEnvironmentalScience，HebeiUniversity,Baoding,Hebei071002，China)Abstract：AseriesofdopedBaTiO3basedPTCceramicpowdersusedBiC13andNbC15asdonordopantwerepreparedbysolid．statereactionatlOWtemperature．TheinfiuenceofsinteringprocessonthePTCeffectwasstudied．TheXRDandTEMw

4、ereusedtostudythephasesandmicrographs．Theresultsshowthatthecompoundsaremutuallymiscibleinthesolidsolutionsandhaveashapeofuniform．substantiallysphericalparticleswithanaverageparticalsizeof50-60nmindiameter．Asindicatedbypreparingceramics，thePTCeffectisimprovedbydopingdoubledonorBiandNb．Itw

5、asfoundthattheR25is12．93Qandratioof／面iS1．920x10respectivelywhentheceramicsmaterialssinteredat1330℃for20rain．Keywords：BaTiO3一basedPTCceramics；BiandNbdoping；sinteringconditions；electriccharacteristicsBaTiO基PTC材料因其在特定的温区具有很陶瓷进行改性的研究报道比较多．而对Bi元素和大的正电阻温度系数f即PTC效应1．被广泛应用在Nb元素双施主掺杂的研究目前还鲜有报道铋掺电

6、子工业、家用电器等许多领域[1]，随着研究的逐渐杂由于三价和五价共存．有可能提高PTC材料的性深入其应用范围也不断地拓宽：作为目前热敏材料能。为此本文以BiC1、NbC1溶液形式引入Bi、Nb元研究及开发的热点．其性能的改善也成为了材料领素，采用低温固相法[4訇制备得到了掺杂不同含量域面临的一个重要的课题嘲能够对BaTiO陶瓷半Bi、Nb的BaTi0陶瓷．并且选择适宜的烧结条件．导化的作用进行改善的施主元素可分为两种：一种得到了性能优良的PTC材料通过对其室温电阻和是可以提供+5价的离子比如Nb元素等：另一种是升阻比的测试，研究了不同掺杂量、烧结制度对钛可以提供+3的离

7、子比如Bi、Sb、稀土元素等[31。目前酸钡陶瓷材料电性能的影响，并给出合理的解释．有关稀土元素和Nb元素进行双施主掺杂对BaTiO以期对PTC材料的开发研究提供一定的理论和实收稿日期：201l-06—06。收修改稿日期：2011-08—30。河北省自然科学基金(No．B20O80oo574)重点资助项目。通讯联系人。E—mail：dingsw@hbu．edu．cn第1期丁士文等：Bi、Nb双施主掺杂对钛酸钡基陶瓷性能的影响41验指导。试其性能。1实验部分2结果与讨论1．1试剂和仪器2．1双施主Bi、Nb掺杂对材料性能的影响主要试剂：TI