基本介紹
- 中文名：鈦酸鑭
- 外文名：Lanthanum titanium oxide
- 危害性：本品通常對水是不危害的
計算化學數據,Ta摻雜鈦酸鑭陶瓷的鐵電和介電性能,晶體結構,表面形貌,鐵電性能,介電性能,鈦酸鑭氧氮化物粉體的製備與表征,粉體製備,表征技術,
計算化學數據
1、氫鍵供體數量：0；2、氫鍵受體數量：7；3、可旋轉化學鍵數量：0；4、拓撲分子極性表面積(TPSA)：7；5、重原子數量：11；6、表面電荷：0。
Ta摻雜鈦酸鑭陶瓷的鐵電和介電性能
採用傳統固相反應法製備 La2Ti2－xTaxO7（Ta摩爾分數x=0、0.1、0.2、0.3）陶瓷，對其晶體結構、表面形貌、鐵電性能和介電性能進行了研究，實驗結果表明，Ta摻 雜 La2Ti2O7 陶瓷，Ta5+ 取代B位的 Ti4+，形成La2Ti2－xTaxO7 固溶體，提高鈦酸鑭陶瓷的鐵電和介電性能，在x=0.2時，La2Ti2－xTaxO7 陶瓷的鐵電性能和介電性能達最大值（剩餘極化強度 Pr=0.3μC/cm2，介電常數εr=5600）。同時研究發現該陶瓷在高頻區性能穩定。
晶體結構
隨著Ta摻量的微小變化，其主晶相是A2B2O7 的焦綠石結構，即Ta摻入 La2Ti2O7 陶瓷晶格中形成固溶體。隨著Ta摻雜的變化，在 x=0.2時雜峰最少，隨著摻雜量的增加雜峰又開始增加，其原因可能是由於摻入的Ta超過了其在陶瓷中的固溶度，多餘的Ta沒有進入固溶體晶格，而與其他元素形成雜相。
表面形貌
純La2Ti2O7 陶瓷和摻Ta的 La2Ti2－xTaxO7陶瓷均較緻密。與純 La2Ti2O7 陶瓷 相比，隨著Ta量的增加，La2Ti2－xTaxO7 的陶瓷晶粒尺寸總體趨於減小，說明Ta摻入可細化陶瓷的晶粒。同時陶瓷晶粒形狀也發生微小變化，純鈦酸鑭陶瓷的晶粒形狀近似為球狀，晶粒尺寸為Φ（1～5）μm，隨著摻Ta量的增加，在x=0.2時出現了較多的片狀晶粒。
鐵電性能
隨著摻Ta量的增加，陶瓷的鐵電性增強。當x=0.2，電場強度 E=40kV/cm時，樣品的剩餘極化強度Pr=0.3μC/cm2（可能是測量E不夠導致 Pr小），繼續增加摻Ta量，鐵電性又急劇下降，這可能與Ta摻入使陶瓷晶粒細化而導致極化反轉較難有關。
介電性能
隨著摻Ta量的增加，La2Ti2－xTaxO7 陶瓷的εr增大，在x=0.2時，增幅減小；在x=0.2和x=0.3時，La2Ti2－xTaxO7 陶瓷的εr非常接近，且在x=0.3時，La2Ti2－xTaxO7 陶瓷的 εr達最大 （εr=5600）。隨著摻Ta量得增加，在－25～140℃範圍內La2Ti2－xTaxO7 陶瓷的tanδ比純鈦酸鑭低，且隨著溫度增加陶瓷的、tanδ呈增大趨勢，但tanδ都不大。
測試頻率較小時，隨著f增大，陶瓷的εr急劇減小；當 f>100kHz後，εr 隨著f變化略有減小，最後慢慢趨於水平。當 x<0.2時，La2Ti2－xTaxO7 陶瓷的室溫tanδ隨 f增加而減小；當 x≥0.2時，La2Ti2－xTaxO7 陶瓷的室溫εr、tanδ隨頻率增加而變化幅度很小，趨於穩定值。綜上說明，Ta摻雜量 x=0.2時，La2Ti2－xTaxO7 陶瓷性能達到最佳，且La2Ti2－xTaxO7 陶瓷適合用在高頻工作環境。
鈦酸鑭氧氮化物粉體的製備與表征
以溶膠 -凝膠法所製備的複合氧化物La2Ti2O7 粉體為前驅體，氨氣為氮化劑，製備了LaTiO2N氧氮化物粉體 。採用熱重 -差熱分析(TG-DTA)，X射線(XRD)、紫外 -可見吸收光譜(UV-vis)、氮吸附比表面儀(BET)、透射電鏡(TEM)對前驅體氧化物和合成的氧氮化物進行了表征。結果表明：合成的氧化物La2Ti2O7 粉體活性高，在900℃氮化12h可製備出比表面積為13.51m2 /g的 LaTiO2N氧氮化物粉體。隨著氮化溫度的升高，氧氮化物的紫外 -可見吸收邊界有明顯的紅移，純相 LaTiO2N的吸收邊界為580nm。
粉體製備
將0.02mol鈦酸丁酯和0.02mol硝酸鑭溶解在0.4mol的乙二醇中，同時加熱攪拌的過程中加入0.1mol的檸檬酸 ， 在60℃磁力攪拌2h得到透明溶液後升溫至130℃繼續攪拌12h，形成透明的淺褐色的無沉澱物的凝膠後，置於馬弗爐空氣氣氛中350℃煅燒後得到黑色前驅體粉末。然後在650℃下煅燒2h可以得到La2Ti2O7粉體。將 La2Ti2O7粉體均勻地平鋪在剛玉舟中，裝入管式氣氛爐，先通30min氨氣排除爐中的空氣。控制氨氣流量為0.1～ 0.3L/min，升溫至700 ～ 900℃。採用程式升溫反應，升溫速率為：室溫～600℃，10℃/min；600℃以上， 5℃/min。在設定溫度下，保溫不同時間後，在流動的氨氣下，自然冷卻至室溫，得到鈦酸鑭的氧氮化物粉體。
表征技術
用 NETZSCHSTA409 PC/PG分析凝膠的差熱 -熱失重性質，用D/MAX2550型 X射線衍射儀(CuKα，40V，60 mA)對粉體進行物相分析，測定粉體的物相組成。用H-800透射電鏡分析氧氮化物的顆粒形貌和顆粒尺寸。用 MicromeriticsInstruments的ASAP2020型自動吸附比表面儀測定粉體的比表面積。用PerkinElmerUVLambda900測定粉體的紫外 -可見光吸收光譜 。
