鈦酸鉛納米結(jié)構(gòu)的制備及生長(zhǎng)機(jī)理研究.pdf

1、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鈦酸鉛(PbTiO3)作為一種典型的鐵電材料,其納米結(jié)構(gòu)材料的制備引起人們的廣泛關(guān)注。目前,人們利用熔鹽法獲得了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)PbTiO3單晶納米棒,但相對(duì)復(fù)雜的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)PbTiO3納米結(jié)構(gòu)的制備仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。本研究利用水熱法,通過選擇礦化劑的種類來調(diào)控鈦酸鉛的成核及生長(zhǎng),首次實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)PbTiO3納米片自組裝花狀納米結(jié)構(gòu)和燒綠石結(jié)構(gòu)鈦酸鉛(Pb2Ti2O6)三維單晶枝權(quán)晶納米結(jié)構(gòu)的制備。通過將合成的Pb2Ti2O6枝權(quán)

2、晶在高溫下進(jìn)行熱處理,制備了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)PbTiO3單晶枝權(quán)晶納米結(jié)構(gòu)。取得的主要研究成果如下:
　　 采用鈦和鉛的羥基氧化物的混合物(PTOH)作為前驅(qū)體,12M KOH作為礦化劑,通過水熱反應(yīng)前期形成的單斜相六鈦酸鉀(K2Ti6O13)的先導(dǎo)性作用,在200℃水熱反應(yīng)50h后,合成出了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)PbTiO3納米片自組裝花狀納米結(jié)構(gòu)。高濃度的礦化劑和足夠量的反應(yīng)前驅(qū)體用量是獲得PbTiO3納米片自組裝花狀納米結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。在高濃度

3、礦化劑KOH的作用下,水熱反應(yīng)前期首先形成K2Ti6O13納米線。隨后,Pb2+離子逐漸取代K2Ti6O13結(jié)構(gòu)中的K+離子,使得K2Ti6O13納米線轉(zhuǎn)化為PbTiO3納米片。隨著轉(zhuǎn)化的進(jìn)行,PbTiO3納米片自組裝形成花狀納米結(jié)構(gòu)。當(dāng)前驅(qū)體用量較少時(shí),pb2+離子不能夠完全取代K2Ti6O13中的K+離子,只有少量的PbTiO3形成,不能得到其花狀納米結(jié)構(gòu)。
　　 采用NH3·H2O作為礦化劑,通過控制水熱條件下晶體形核和生

4、長(zhǎng)緩慢地進(jìn)行,在200℃水熱反應(yīng)50h后,合成出了燒綠石結(jié)構(gòu)Pb2Ti2O6的單晶枝杈晶納米結(jié)構(gòu)。礦化劑氨水對(duì)Pb2Ti2O6枝杈晶的形成具有關(guān)鍵作用。水熱反應(yīng)過程中,在弱堿性的氨水的作用下,形成的鈦和鉛的離子聚集體的濃度較低,有利于介穩(wěn)相燒綠石結(jié)構(gòu)Pb2Ti2O6的形核和生長(zhǎng),抑制了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)PbTiO3的形成,又由于所形成的鈦酸鉛單體具有TiO6八面體通過共頂連接所形成的鏈狀結(jié)構(gòu),易于沿著Pb2Ti2O6的晶體結(jié)構(gòu)中同樣有著這種鏈狀