多孔鈦酸鋇的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、本論文從制備納米多孔鈦酸鋇(p-BaTiO3)粉體出發(fā)，選擇Ag、Ni和C作為導(dǎo)體并將其負載到p-BaTiO3顆粒表面，并與PVDF復(fù)合制備出多種復(fù)合材料，制備高儲能密度的BaTiO3/PVDF復(fù)合材料。利用先進測量手段對p-BaTiO3粉體和BaTiO3/PVDF復(fù)合材料進行形貌表征、相態(tài)分析以及性能測量。其中在p-BaTiO3上負載7vol％ Ni顆粒后成功地制備了儲能密度達到4.89J/cm3的Ni@BaTiO3/PVDF復(fù)合材料

2、。
　　采用溶膠-凝膠法，以P123為模板劑，在100nm實心BaTiO3表面上包覆了一層多孔BaTiO3，研究了模板劑P123用量、溶液pH及反應(yīng)物添加順序?qū)χ苽涞亩嗫譈aTiO3粉體的孔徑及比表面積的影響，確定了制備具有一定孔徑和比表面積的p-BaTiO3的較優(yōu)工藝條件，當(dāng)P123為3wt％、反應(yīng)溶液pH為3-4及100 nm BaTiO3乙醇溶液加入到原料液的添加方式，制備出了粒徑為120 nm，孔徑為22.4nm且分散較均

3、勻的p-BaTiO3。
　　將制備的p-BaTiO3與PVDF復(fù)合后，發(fā)現(xiàn)BaTiO3/PVDF復(fù)合材料介電性能有所提高。隨著p-BaTiO3的含量從0％逐漸增大10％時，復(fù)合材料的介電常數(shù)從7.5逐漸增大至16.7，擊穿場強先逐漸增大后又開始減小，擊穿場強最大為271 kV/mm，此時p-BaTiO3的加入量為3 vol％。當(dāng)加入7 vol％ p-BaTiO3顆粒時儲能密度最大為3.83 J/cm3。復(fù)合材料儲能密度提高的機理是

4、p-BaTiO3較大的比表面積誘導(dǎo)PVDF結(jié)晶相態(tài)發(fā)生改變，形成了PVDF的β相。
　　采用浸漬法結(jié)合還原處理制備了在p-BaTiO3表面上負載有3 vol％Ag顆粒的Ag@BT顆粒，Ag顆粒的粒徑在10-15nm之間。研究了Ag@BT顆粒的添加量分別為0％、3％、5％、7％和10vol％的Ag@BT/PVDF復(fù)合材料的介電、擊穿場強和儲能密度。增加Ag@BT顆粒體積含量，介電常數(shù)逐漸增大，最大為24.2;擊穿場強先增大后減小。以

5、添加3vol％的Ag@BT顆粒時材料的擊穿場強最大為263kV/mm，此時材料的儲能密度為4.34J/cm3。
　　采用浸漬法結(jié)合還原處理還制備了Ni含量為7％的Ni@BT顆粒。研究了Ni@BT納米顆粒體積分數(shù)分別為0％、3％、5％、7％、10％的Ni@BT/PVDF復(fù)合材料性能。增大Ni@BT顆粒含量，復(fù)合材料介電性能逐漸增大，最大介電常數(shù)為20.2。擊穿場強也是先逐漸增大后減小，擊穿場強最大為305 kV/mm，此時加入Ni@