鈦酸鋇納米管和Ca、Zr摻雜鈦酸鋇陶瓷的制備、微結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、本文的研究內(nèi)容包括兩部分:一部分是采用電化學(xué)法和水熱反應(yīng)相結(jié)合的方法合成BaTiO3納米管;另一部分是采用溶膠-凝膠法制備(Ba09Ca0.1)(Zr0.15Ti0.85)O3陶瓷。本文研究了鈦酸鋇納米管和Ca、Zr摻雜鈦酸鋇陶瓷的制備工藝、微觀結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能和光催化性能，并對實驗結(jié)果進行了合理的解釋。
　　第一部分中，先采用電化學(xué)法通過控制陽極氧化參數(shù)在含有氟化銨(NH4F)和乙二醇的電解液中制備了一系列二氧化鈦納米管陣列(Ti

2、NTs)。TiO2納米管的表面形貌隨著延長氧化時間和增大氧化電壓而更加規(guī)則和平整;納米管的內(nèi)徑范圍分布在50-100nm之間，管長從幾微米增至十幾微米;但是氧化時間過長，納米管的管狀形貌會被破壞。同時還研究了不同實驗條件下制備的TiNTs在紫外光照射下降解中性甲基橙溶液的速率。
　　水熱反應(yīng)中，以前驅(qū)體TiNTs為模板和反應(yīng)物，綜合考慮水熱時間、水熱溫度等水熱參數(shù)和退火處理對BaTiO3納米管生長的影響。結(jié)果顯示:隨著水熱時間的延

3、長和水熱溫度的升高，二氧化鈦向鈦酸鋇的轉(zhuǎn)化越完全，生成的鈦酸鋇納米管的結(jié)晶性能越好，管的內(nèi)徑變小，管壁變厚。
　　利用SEM、XRD、TF Analyzer2000和紫外光照射降解中性甲基橙溶液研究了BaTiO3納米管的微結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能和光催化性能。SEM測試結(jié)果顯示納米管的內(nèi)徑分布在70nm-100nm之間，管的長度范圍為1μm-12μm;XRD的表征結(jié)果表明預(yù)制備的BaTiO3納米管為立方相結(jié)構(gòu)，并且衍射峰強度隨著退火溫度的升

4、高而增強;TF Analyzer2000測試出了BaTiO3納米管的電滯回線。甲基橙溶液的降解曲線顯示了適當比例的BaTiO3/TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管的光催化性能比純的TiO2納米管陣列更好。
　　第二部分采用溶膠-凝膠法在較低的燒結(jié)溫度(1290℃)下制備出了(Ba09Ca0.1)(Zr0.15Ti0.85)O3陶瓷。利用SEM、XRD、熱重差式分析儀和TF Analyzer2000分析了陶瓷的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、反應(yīng)過程和電學(xué)

5、性能。SEM測試結(jié)果表明BCT-BZT陶瓷晶粒的致密度高，而且分布均勻。XRD的表征結(jié)果顯示BCT-BZT的粉體和陶瓷均為典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，根據(jù)謝樂公式得到粉體的晶粒尺寸大約是32nm。此外，利用TF Analyzer2000鐵電分析儀在室溫下測得該陶瓷的介電常數(shù)高達6134，居里溫度在95℃左右，壓電系數(shù)d33達到263 pm/V。利用此方法制備的BCT-BZT陶瓷具有良好的壓電性能，而且燒結(jié)溫度比固相反應(yīng)法降低了200℃左右，生產(chǎn)成