馬翩翩，劉觀福 ，喬 茵 ，徐人豪

(浙江理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 杭州 310018)

鈣鈦礦化合物因其豐富的物理化學(xué)性質(zhì)，如鐵電性、鐵磁性、催化性能和電光效應(yīng)，被視為各種電子元件的關(guān)鍵材料[1-3].具有化學(xué)式ABX3的鈣鈦礦顯示出良好的結(jié)構(gòu)相容性，其A位或B位可以被不同的陽離子占據(jù)，從而產(chǎn)生許多經(jīng)過改性的新鈣鈦礦化合物[4].研究表明，對鈣鈦礦結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控可以有效控制相應(yīng)的性能[5-8].因此，深入研究鈣鈦礦結(jié)構(gòu)有利于全面了解其結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，促進(jìn)鈣鈦礦化合物的設(shè)計(jì)與研究.

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

透射電子顯微鏡(Tecnai-F20，F(xiàn)EI Co.，Oregon，USA)，工作電壓為200 kV.

高純度粉末BaCO3(99.93%，無錫凱茂化學(xué)品有限公司)，ZnO(99.95%，天津市化學(xué)試劑研究所)，CoO(99.9%，蘇州亞科化學(xué)試劑有限公司)和Nb2O5(99.99%,寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司).

1.2 試驗(yàn)方法

采用標(biāo)準(zhǔn)固相燒結(jié)法制備的高度有序的Ba[(Co0.6Zn0.4)1/3Nb2/3]O3(BCZN)樣品使用TEM表征.根據(jù)化學(xué)計(jì)量摩爾配比精確稱量所需原料，將原料放入聚乙烯球磨罐中，以ZrO2球?yàn)榻橘|(zhì)，加入適量無水乙醇球磨24 h.球磨后的漿料干燥后，過篩(過篩后粒徑約為125 μm)，在1 150 ℃空氣中預(yù)燒3 h以生成單相.將預(yù)燒后的粉末再次球磨24 h，并烘干、過篩(過篩后粒徑約為425 μm)，以聚乙烯醇(PVA)水溶液為粘結(jié)劑(體積百分比4%～6%)研磨造粒.在98 MPa的壓強(qiáng)下，單相冷壓獲得圓柱形陶瓷坯體.隨后，在600 ℃下保溫2 h，充分排除粘結(jié)劑.將坯體置于高溫爐中1 475 ℃燒結(jié)3 h.降溫時先以2 ℃/min的速率降溫至800 ℃，之后讓樣品隨爐冷卻.為獲得更高有序度的樣品，將燒結(jié)后的致密樣品在1 400 ℃下退火12 h.樣品的相關(guān)結(jié)構(gòu)、形貌和性能表征見文獻(xiàn)[13]，本工作主要關(guān)注其TEM的微結(jié)構(gòu)表征.

2 結(jié)果與討論

圖鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)(a) 無序排列，(b) 1∶2有序排列，示意圖顯示了沿不同投影的原子有序排列結(jié)構(gòu)：<111>c、<112>c和<113>c

圖2 沿帶軸下BCZN樣品的SAED(a)和HRTEM(b) 圖像

圖3 (a) 沿帶軸的詳細(xì)有序結(jié)構(gòu)分析,(b) 標(biāo)記區(qū)域的更高放大晶格圖像，插圖顯示了相應(yīng)的原子結(jié)構(gòu)

表鈣鈦礦沿不同區(qū)域軸的排序特征總結(jié)

3 結(jié)論