鈦酸鋇、二氧化鈦、以及氧化銦納米材料的溶液法合成與表征.pdf

1、隨著材料科學(xué)的發(fā)展，功能陶瓷在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的地位也隨之日益提高，已經(jīng)在能源開發(fā)、空間技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、紅外技術(shù)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。功能陶瓷按其特性來分，可分為介電陶瓷、壓電陶瓷、絕緣陶瓷、磁性陶瓷和傳感器陶瓷等。在本論文中，主要討論了三種典型的功能陶瓷材料：鈦酸鋇、二氧化鈦以及氧化銦的制備及其表征。 (1)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的BaTiO<,3>是一種典型的電子陶瓷材料，它廣泛應(yīng)用于多層陶瓷電容器(MLCCS)、

2、通迅濾波器、正溫度系數(shù)電熱調(diào)節(jié)器和傳感器。正是由于它獨(dú)特的性質(zhì)，關(guān)于BaTiO<,3>的制備有大量的文獻(xiàn)報道。傳統(tǒng)的方法都是利用高溫下煅燒固體前驅(qū)體粉末而制備，現(xiàn)在，低溫濕化學(xué)路線也已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于BaTiO<,3>制備。在本論文的第二部分，在不同反應(yīng)溫度和不同反應(yīng)時間條件下利用水熱方法合成了BaTiO<,3>納米顆粒。所得到的BaTiO<,3>隨著反應(yīng)條件的變化表現(xiàn)出了從立方相到四方相的連續(xù)相轉(zhuǎn)變。XRD、HRTEM、Raman、TG

3、A等研究手段都證實隨著反應(yīng)溫度的升高和反應(yīng)時間的延長所得到的BaTiO<,3>四方相特征越來越明顯。同時我們從BaTiO<,3>水溶液的熱穩(wěn)定性方面對具有很多缺陷的立方相BaTiO<,3>納米顆粒進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)相對于四方相而言，立方相BaTiO<,3>具有更強(qiáng)的Ba<’2+>離子析出行為。本章中我們主要討論了水熱條件如反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間，對BaTiO<,3>晶胞參數(shù)的影響：同時，還研究了所合成BaTiO<,3>晶胞參數(shù)的變化對水懸

4、浮液中Ba2’離子析出行為的影響。我們認(rèn)為在水熱合成過程中BaTiO<,3>從立方相到四方相的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的機(jī)理應(yīng)該歸因于動力學(xué)控制過程和熱力學(xué)控制過程的競爭。 (2)以TiCl<,4>為原料，以室溫離子液體(RTILs)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為添加劑，在一定的溫度下通過溫和的水熱反應(yīng)就可以得到直徑20-30nm的TiO<,2>納米棒，通過改變反應(yīng)條件包括RTILs和CTAB的量可以得到由納米棒組成的球形或掃帚形聚集體

5、。在本章中還利用XRD、IR和TEM對產(chǎn)物的相結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征。 (3)在本章中，我們描述了一個制備三維氧化銦納米結(jié)構(gòu)的簡單過程。首先，利用一個簡單的沉淀過程得到了多級結(jié)構(gòu)的In(OH)<,3>。在該過程中，以InCl<,3>為主要原料，不添加任何表面活性劑，在低溫下反應(yīng)物在水、無水乙醇以及甲酰胺的混合溶液中水解沉淀得到了re(OH)<,3>三維結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體。第二，所得到的前驅(qū)體在450℃下煅燒，得到了純的In<,2>O<