鈦酸鋇納米結(jié)構(gòu)的制備及其電學(xué)性能的研究.pdf

1、本文分成兩部分對(duì)納米級(jí)鈦酸鋇材料進(jìn)行研究。第一部分是利用陽(yáng)極氧化反應(yīng)制備排列有序的二氧化鈦納米管，并以此納米管為模板，利用水熱反應(yīng)法制備鈦酸鋇納米管陣列，并研究其微結(jié)構(gòu)以及電學(xué)性能;另一部分研究了不同晶粒尺寸的納米晶鈦酸鋇的電學(xué)性能。
　　通過(guò)不斷的摸索，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，在陽(yáng)極氧化反應(yīng)中，利用含有F-離子的乙二醇溶液制備出一系列的二氧化鈦納米管陣列，通過(guò)電鏡掃描圖可以看出，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，鈦酸鋇納米管的管長(zhǎng)也

2、在不斷地增加，通過(guò)綜合考慮，最后選定氧化時(shí)間為6h，此時(shí)的納米管的管長(zhǎng)達(dá)到4.9μm。水熱反應(yīng)法中以二氧化鈦納米管陣列為模板，綜合考慮水熱溫度，水熱時(shí)間和氫氧化鋇的濃度的影響，最后研究了水熱溫度范圍從180℃到260℃，氫氧化鋇的濃度從0.1M到0.4M，水熱反應(yīng)時(shí)間均為2h制備出的一系列結(jié)構(gòu)高度有序的單晶鈦酸鋇納米管。通過(guò)研究比較，當(dāng)水熱溫度為260℃，氫氧化鋇濃度為0.3M時(shí)，鈦酸鋇納米管的管長(zhǎng)達(dá)到4.9μm。
　　利用SEM

3、，XRD，EDS，TF Analyzer表征了鈦酸鋇納米管的成分，結(jié)構(gòu)，元素組成以及鐵電性能。SEM的研究結(jié)果表明，所制備的鈦酸鋇納米管排列有序，管長(zhǎng)達(dá)到4.9μm; XRD測(cè)試結(jié)果顯示，經(jīng)退火處理后，樣品為四方相結(jié)構(gòu)，其衍射強(qiáng)度隨著水熱溫度的升高而增強(qiáng);利用The TF Analyzer2000測(cè)試出了樣品的電滯回線(xiàn)，分別研究了水熱溫度，Ba(OH)2濃度，頻率以及溫度對(duì)其鐵電性能的影響，最大剩余極化強(qiáng)度和矯頑場(chǎng)分別達(dá)到6.69μC/

4、cm2和1.32 kV/cm。利用寬頻介電和阻抗譜儀測(cè)試了鈦酸鋇納米管的介電常數(shù)和介電損耗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣品出現(xiàn)明顯的介電弛豫現(xiàn)象，介電損耗對(duì)頻率具有依賴(lài)性，最大介電常數(shù)達(dá)到762.9。
　　最后，研究了20nm～100 nm鈦酸鋇陶瓷的微結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)。利用TFAnalyzer2000和阻抗分析儀對(duì)其電滯回線(xiàn)、壓電位移曲線(xiàn)、介溫譜等進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中分別研究了15nm，60nm以及80nm BaTiO3陶瓷在不同電場(chǎng)，頻率和溫度

5、下的電滯回線(xiàn)，研究結(jié)果表明，在居里溫度附近，樣品的剩余極化強(qiáng)度和電場(chǎng)近似呈線(xiàn)性關(guān)系，而且隨著晶粒尺寸的不斷減小，BaTiO3陶瓷的鐵電性能在逐漸的減弱。壓電性能顯示，低于居里溫度時(shí)，壓電響應(yīng)曲線(xiàn)的滯后性比較明顯，在居里溫度附近，滯后性逐漸消失，壓電性能逐漸減弱。最后，分別對(duì)20nm，50nm以及100nm BaTiO3陶瓷的介溫譜進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，100nm BaTiO3陶瓷的介電常數(shù)達(dá)到1800以上。同時(shí)，100nm是納米晶和微米晶的臨界