鈦酸鋇納米結(jié)構(gòu)的制備及其電學性能的研究.pdf

1、本文分成兩部分對納米級鈦酸鋇材料進行研究。第一部分是利用陽極氧化反應制備排列有序的二氧化鈦納米管，并以此納米管為模板，利用水熱反應法制備鈦酸鋇納米管陣列，并研究其微結(jié)構(gòu)以及電學性能;另一部分研究了不同晶粒尺寸的納米晶鈦酸鋇的電學性能。
　　通過不斷的摸索，改進實驗參數(shù)，在陽極氧化反應中，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，通過電鏡掃描圖可以看出，在一定的時間范圍內(nèi)，隨著氧化時間的延長，鈦酸鋇納米管的管長也

2、在不斷地增加，通過綜合考慮，最后選定氧化時間為6h，此時的納米管的管長達到4.9μm。水熱反應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，水熱反應時間均為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。通過研究比較，當水熱溫度為260℃，氫氧化鋇濃度為0.3M時，鈦酸鋇納米管的管長達到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，管長達到4.9μm; XRD測試結(jié)果顯示，經(jīng)退火處理后，樣品為四方相結(jié)構(gòu)，其衍射強度隨著水熱溫度的升高而增強;利用The TF Analyzer2000測試出了樣品的電滯回線，分別研究了水熱溫度，Ba(OH)2濃度，頻率以及溫度對其鐵電性能的影響，最大剩余極化強度和矯頑場分別達到6.69μC/

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

5、下的電滯回線，研究結(jié)果表明，在居里溫度附近，樣品的剩余極化強度和電場近似呈線性關(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，壓電響應曲線的滯后性比較明顯，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20nm，50nm以及100nm BaTiO3陶瓷的介溫譜進行比較發(fā)現(xiàn)，100nm BaTiO3陶瓷的介電常數(shù)達到1800以上。同時，100nm是納米晶和微米晶的臨界