前驅(qū)體納米化后氧化鎢陶瓷中高溫溫區(qū)的電學(xué)性能研究.pdf

1、WO3是一種重要的高技術(shù)原材料，在低壓壓敏變阻器、電致變色、有毒氣體探測(cè)和光降解催化等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。WO3的分子式比較簡(jiǎn)單，但是由于其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和組分變化，物理性質(zhì)尤其是電學(xué)性質(zhì)比較復(fù)雜，深入系統(tǒng)研究鎢基氧化物的物理性質(zhì)，對(duì)深層次開發(fā)我國(guó)的特色資源，具有重要的意義。前期的研究發(fā)現(xiàn)，前驅(qū)體微米化的鎢基陶瓷在室溫下相共存現(xiàn)象嚴(yán)重，這導(dǎo)致陶瓷的電學(xué)行為不穩(wěn)定，初步實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)前驅(qū)體納米化后燒結(jié)的陶瓷在室溫下是單相結(jié)構(gòu)。因此本文以納米

2、WO3粉作為前驅(qū)體，對(duì)鎢基功能陶瓷的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金的內(nèi)容，尤其對(duì)中高溫溫區(qū)內(nèi)的電學(xué)行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究，本文的研究?jī)?nèi)容可以豐富我們對(duì)鎢基功能陶瓷電輸運(yùn)過程的認(rèn)識(shí)。
　　本文采用沉淀法和溶膠-凝膠法兩種方法分別制備了納米化WO3粉末，并以此為前驅(qū)體制備了不同條件的鎢基陶瓷，兩種制備方法制備的前驅(qū)體粉末在相同的條件下制備的陶瓷有很大的差別，文中給出了在1000℃燒結(jié)1小時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，室溫下電阻率分別為分別為1.0

3、5×104Ω·cm和51Ω·cm，相差2000倍，XRD分析表明陶瓷中WO3的主晶相有很大差別。根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所用前驅(qū)體的不同，本文的主要工作分為兩大部分：
　　第3章中，首先用沉淀法制備了納米WO3粉，以此為前驅(qū)體研究了熱處理溫度和熱處理時(shí)間以及Ce摻雜對(duì)其電學(xué)行為的影響。對(duì)陶瓷XRD的分析表明，1000℃燒結(jié)的陶瓷，室溫下主晶相是單斜相；對(duì)熱處理溫度的研究表明700℃-900℃是一個(gè)重要的燒結(jié)區(qū)間，在此區(qū)間樣品的晶粒迅速長(zhǎng)大；文章

4、給出了簡(jiǎn)單的前驅(qū)體納米化后鎢基陶瓷燒結(jié)過程中晶粒長(zhǎng)大的動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算了晶粒長(zhǎng)大的激活能，前驅(qū)體納米化后純的WO3陶瓷晶粒長(zhǎng)大的激活能為43.94kJ/mol，Ce摻雜樣品的激活能為103.3kJ/mol，表明摻雜對(duì)晶界的遷移有阻礙作用，晶粒長(zhǎng)大的激活能變?yōu)樵瓉淼?倍多；同一溫度下不同燒結(jié)時(shí)間的研究發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)時(shí)間在8小時(shí)以內(nèi)，熱處理溫度為600℃和1000℃的條件下，燒結(jié)時(shí)間對(duì)純WO3陶瓷晶粒的形狀和大小影響不大，1000℃下燒結(jié)時(shí)間對(duì)

5、晶界具有一定的貢獻(xiàn)，低溫下燒結(jié)時(shí)間對(duì)樣品電學(xué)行為影響不大；600℃燒結(jié)的樣品，室溫下伏安特性為線性，隨著測(cè)試溫度的升高，在100℃時(shí)開始出現(xiàn)非線性，論文中用氧吸附和氧空位的理論對(duì)此進(jìn)行了解釋。
　　第4章中，采用課題組成員郭娜發(fā)明的溶膠-凝膠法制備了納米WO3粉，以此為前驅(qū)體研究了1000℃燒結(jié)的純WO3陶瓷以及納米Nd2O3和Dy2O3摻雜的鎢基陶瓷的電學(xué)行為。對(duì)1000℃燒結(jié)的純的WO3陶瓷進(jìn)行XRD分析，表明室溫下陶瓷的主晶