压敏电阻复合粉体用ZnO的制备方法简介

本文综述了工业级氧化锌精制为电子陶瓷用氧化锌的方法及共用化学合成制备氧化锌压敏电阻多元复合粉体的研究进展。     

共沉淀法制备ZnO基纳米复合粉体及高压ZnO压敏电阻的电性能

以金属离子盐为原料,氨水、乙醇胺为沉淀剂,十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇2000为表面改性剂,采用共沉淀法制备ZnO基纳米复合粉体。以共沉淀法最佳工艺所得粉体制备高压ZnO压敏电阻。采用热重–差示扫描量热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜、激光粒径分析对ZnO基复合前驱体及ZnO基纳米复合粉体进行表征,探讨了沉淀剂种类、溶液pH值、Zn2＋起始浓度和表面改性剂对粉体粒度的影响。结果表明：以氨水为沉淀剂、溶液体系pH值为6.0、Zn2＋浓度为1.0mol/L、聚乙二醇2000为表面改性剂时可制备出粒径分布窄、平均粒径为89nm的ZnO基复合粉体。用该粉体制备的高压ZnO压敏电阻的平均电位梯度为543V/mm,非线性系数为29.3,漏电流为49μA。通过共沉淀工艺,可制备出电性能优良的高压ZnO压敏电阻。     

直接沉淀法制备纳米ZnO粉体

以Zn（NO3）2·6H2O和ZnSO4·7H2O为锌源，以Na2CO3、（NH4）2CO3、NH3·H2O、NaOH作为沉淀剂，采用直接沉淀法制备了纳米氧化锌粉体。采用XRD和TEM测试手段对纳米氧化锌粉体进行了表征。结果表明：沉淀剂为Na2CO3时制备的纳米氧化锌粉体的晶体尺寸约为I5nm～40nm，浓度对纳米氧化锌粉体的粒径基本没有影响。在500℃煅烧2h后得到纳米氧化锌粉体具有六方纤锌矿结构。以（NH4）2CO3作沉淀剂，返滴定法制得的纳米氧化锌粉晶形完整、颗粒粒度分布较窄且粒径较小、分散性好。     

氧化锌压敏陶瓷及其粉体的制备现状与展望

本文综述了目前氧化锌压敏陶瓷发展的动态，井着重介绍了氧化锌粉末的制备，同时提出了今后的研究方向。     

氧化锌压敏陶瓷及其粉体的制备现状与展望

本文综述了目前氧化锌压敏陶瓷发展的动态,并着重介绍了氧化锌粉末的制备,同时提出了今后的研究方向。     

Sb2O3对ZnO基陶瓷性能的影响

本文主要报道Ｓｂ２Ｏ３杂质对ＺｎＯ基陶瓷性能的影响。在ＺｎＯ基陶瓷中添加Ｓｂ２Ｏ３杂质可以改善此种瓷的压敏性和介电性。     

烧结温度对低压ZnO压敏陶瓷显微结构及电性能的影响

利用ＸＲＤ，ＳＥＭ等技术，研究了ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－ＴｉＯ３系低压压敏电阻材料的相民及显微组织，并对不同烧结温度下的电性能进行了研究。结果表明，在１１５０－１２００℃范围内，可通过改变烧结温度调材料的压敏电压值，而材料的非线性系数ａ变化不大。     

氧化铟对ZnO压敏陶瓷压敏特性及微观结构的影响

用粒度为０．１－０．３ｍｍ的氧化锌偻末为原料，制得了氧化锌压敏陶瓷片，研究了Ｉｎ２Ｏ３掺杂对其压敏特性和微观结构的影响。结果表明；这种氧化锌粉末具有很高的烧结活性，适合作低压压敏电阻器。     

纳米ZnO的制备及其光催化性能研究

本文以羟丙基纤维素（HPC）作为分散剂,运用沉淀法制备出了粒径均匀的ZnO颗粒.通过透射电子显微镜（TEM）,X射线衍射（XRD）,紫外可见光吸收光谱,光致发光谱（PL）对ZnO进行了性能表征,并探讨了其形成机理及制备中的影响因素.利用纳米ZnO作为光催化剂对有机染料罗丹明B进行了光降解实验,实验结果表明,此方法制备的ZnO具有良好的光催化性能,有望在治理环境污染等领域具有良好的应用.     

液相转化法从氯氧化铋制备纳米氧化铋及其前驱体的热解行为

氯氧化铋经碳酸钠溶液二次脱氯转型后得到氧化铋前驱体碳酸氧铋,将其烘干,进行热解,即得氧化铋产品。考察了Na2CO3用量、搅拌时间、转化温度、固液比、pH值等对脱氯的影响。采用TG/DSC、XRD和红外光谱对前驱体及其热解产品进行表征,确定最佳的热解温度。结果表明,最佳的脱氯工艺条件为:氯氧化铋3.0 g,NaCO33.0 g,加水25 mL,转化温度45℃,搅拌时间25 m in;最佳热解条件580℃热解2 h。在最佳工艺条件下得到的氧化铋产品平均一次粒径约为67 nm,含氯量为0.43%。     

添加Nd2O3对氧化锌压敏阀片电性能与显微组织的影响

研究了微量Nd2O3添加剂对氧化锌压敏阀片的压敏电位梯度、漏电流和压比的影响,并对其显微组织进行了分析研究,从理论上探讨了Nd2O3对氧化锌压敏阀片电性能与组织的作用机理。研究结果表明:当Nd2O3的摩尔分数为0.04％时,氧化锌压敏阀片的压敏电位梯度最高,漏电流最小,压比最低,具有优良的综合电性能。其原因是Nd2O3加入到氧化锌压敏阀片中,使晶粒尺寸减小所致。     

掺杂对低压ZnO压敏陶瓷材料显微结构及电性能的影响

探讨了多种金属氧化物对ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－ＴｉＯ２系材料的改性作用和对其显微结构的影响，为得到预定性能的材料提供了掺杂方面的实验依据。     

Sb2O3掺杂对ZnO压敏陶瓷晶界特性和电性能的影响

制备了掺有Sb2O3不同掺杂量ZnO压敏陶瓷样品,采用扫描电镜对样品进行显微结构分析,研究了Sb2O3掺杂浓度对ZnO压缩电阻显微结构和性能的影响,测量了样品的电性能,由样品C－V特性的测量计算出晶界参数,并由此讨论了陶瓷性能与晶界特性的相关性。研究发现,在ZnO压敏陶瓷样品中掺杂适量的Sb2O3可以提高ZnO压敏陶瓷样品的非线性性能,但当Sb2O3的摩尔分数超过0．088％时,电性能反而优化,这是因为Sb2O3掺杂浓度不同会引起晶界势垒高度、施主浓度与陷阱密度的变化,因此Sb2O3掺杂量要控制在适当的范围内。     

Fe2O3掺杂对ZnO-Pr6O11系压敏电阻材料电学性能的影响

通过烧结法制备了Fe2O3掺杂的ZnO–Pr6O11压敏电阻材料,研究了Fe2O3掺杂量对ZnO–Pr6O11系压敏电阻材料电学性能的影响。实验表明:当Fe2O3掺杂量小于0.005%(摩尔分数,下同)时,ZnO–Pr6O11系压敏电阻材料的非线性系数和压敏电压随Fe2O3掺杂量增大而逐渐提高。当Fe2O3掺杂量为0.005%时,压敏电压达到最大值571V/mm,非线性系数达到最大值26。当Fe2O3掺杂量大于0.005%时,非线性系数和压敏电压均急剧下降。过量Fe2O3使ZnO压敏电阻材料非线性下降的主要原因是:Fe元素偏析在晶界处,提供额外载流子降低了晶界电阻率,同时晶界处PrFeO3相的堆积会破坏晶界结构,从而影响压敏电阻材料的电学性能。     

Fe2O3在ZnO压敏陶瓷中的作用

研究了Fe_2O_3对ZnO压敏陶瓷电性能的影响。试验表明,Fe_2O_3添加的摩尔含量小于0.1％能提高ZnO压敏陶瓷的非线性和压敏电压;但当其添加量大于0.1℃时,非线性急剧下降;Fe_2O_3添加量大于1％时,压敏电压下降。通过X射线衍射等微观分析,认为过量Fe_2O_3使ZnO压敏陶瓷非线性下降的原因主要是由于Fe_2O_3与ZnO在晶界处形成了具有低电阻率(ρ=10~2Ω·cm)的尖晶石相ZnFe_2O_4     

ZnO片式压敏电阻厚膜中Cr2O3含量的优化

研究三氧化二铬(Cr2O3)对氧化锌(ZnO)片式压敏电阻厚膜物相结构、微观结构和电性能的影响。X衍射分析表明:Cr2O3降低Bi4Ti3O12相的分解温度,并最终影响陶瓷厚膜的致密度、晶粒尺寸及电性能。当烧结温度为880℃时,Cr2O3摩尔(下同)掺量为0.3%的陶瓷厚膜能够得到良好性能:体积密度ρv=5.52g/cm3,晶界势垒Φb=0.116eV,非线性系数α=24.8。研究烧结温度与片式压敏电阻微观结构和电性能的关系,Cr2O3掺量为0.3%的片式压敏电阻在880℃烧结时,能够获得最佳电性能:压敏电压V1mA=25V,α=23.6,漏电流Il=2.8μA。该片式压敏电阻的低烧结温度和高非线性在工业生产中具有很大优势。     

TiO2掺杂对ZnO压敏电阻低压化过程的影响

近年来，加入晶粒助长剂TiO2以实现低压化的低压ZnO压敏电阻发展迅速。实验所用配方为掺杂TiO2的98.3％ZnO-0.7％Bi2O3-1.0％TiO2(摩尔分数)和相应无TiO2掺杂的配方，在900～1200℃下烧结制备样品。给出了相分析、半定量分析及电性能测试结果。发现TiO2可以有效促进ZnO晶粒长大，降低压敏电压梯度。1100℃下，TiO2掺杂试样的平均晶粒尺寸为56.4μm，远大于无TiO2掺杂的31.8μm。大部分TiO2首先与Bi2O3反应生成Bi4(TiO4)3液相，这大大促进了ZnO晶粒生长。高于1000℃时Bi4(TiO4)3分解，分解出的TiO2与ZnO发生反应，生成Zn2TiO4尖晶石相，晶粒生长受阻，直至停止。     

Bi2O3对堇青石陶瓷的相组成、微观结构和性能的影响

采用X射线衍射、扫描电镜、差热分析和热膨胀仪等手段研究了由氧化物粉末(MgO，Ai2O3和SiO2)制备堇青石陶瓷时，添加Bi2O3对堇青石陶瓷相变、相组成和性能的影响，Bi2O3在烧结过程中的作用机理是低温产生液相促进烧结。试验表明，在1350℃烧结3h，该陶瓷由堇青石和孤立分布的玻璃相组成。随Bi2O3含量增加，陶瓷的致密度、弯曲强度和热膨胀系数逐渐升高。Bi2O3的添加量(质量分数)大于4％时，原料相石英消失。硅氧网络骨架结合力减小和一定量的玻璃相是引起堇青石陶瓷热膨胀系数升高的主要原因。     

磁化水配料对TiO2压敏陶瓷电性能和微观结构的影响

研究了使用磁化水配料对TiO2压敏陶瓷电性能和微观结构的影响。电性能测量及SEM和XRD微观结构分析结果表明：磁化水配料制备的TiO2压敏电阻具有较低的压敏电压和较高的非线性指数α。材料的主晶相为金红石相，由Ce,Si,Ti组成的Perrierite第二相均匀分布在晶界区域。因此，采用磁化水配料可以改善材料的工艺性能和陶瓷烧结体的微观结构，从而提高元件的电性能。     

低压ZnO压敏电阻中Bi2O3-TiO2相变过程的研究

在最高温度950℃、1050℃、1150℃、1250℃4个温度下,采用2种配方:98.3%ZnO-0.7%Bi2O3-1.0%TiO2(摩尔分数),相应的无TiO2配方99.3%ZnO-0.7%Bi2O3(摩尔分数),分别制备样品进行对比研究。发现前者在950℃和1050℃的烧结温度下,没有形成明显Bi2O3偏聚的晶界;在1150℃和1250℃下,却形成了清晰的富铋晶界。而后者在950℃、1050℃、1150℃、1250℃4个温度下均形成了非常明显且清晰可辨的ZnO晶粒和晶界。通过XRD及相对峰强分析,发现了Bi2O3和TiO2在低压ZnO压敏电阻中的相变过程,并对其在烧结过程中的作用提出新的解释。