濕化學(xué)方法制備單分散鐵電氧化物納米晶.pdf

1、納米有序結(jié)構(gòu)材料是當(dāng)今納米材料領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一。復(fù)合氧化物鐵電納米晶由于其自身優(yōu)異的鐵電性能和晶粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，成為自組裝制備新一代超高密度鐵電存儲(chǔ)器極具潛力的結(jié)構(gòu)單元。因此，高質(zhì)量的復(fù)合氧化物鐵電納米晶的制備受到了人們極大的關(guān)注。
　　 本文在總結(jié)和概括了用于鐵電納米晶制備的濕化學(xué)方法的原理及其研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，選擇了自燃燒法，氣相鼓泡sol-gel法對(duì)具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鋯鈦酸鉛(PZT)和鈦酸鉛(PT)鐵電納米晶的制備進(jìn)行

2、了研究，其主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 一、鋯鈦酸鉛(PZT)納米晶的自燃燒法合成與制備采用sol-gel自燃燒法和微波場(chǎng)誘發(fā)自燃燒法制備了PZT鐵電納米晶，分別研究了(1)前軀體制備過程中，影響目標(biāo)產(chǎn)物組分均勻性的因素，例如檸檬酸的引入量，溶液的pH值等；(2)影響自燃燒體系溫度及自燃燒持續(xù)時(shí)間的因素；(3)前軀體制備方式及自燃燒誘發(fā)方式對(duì)自燃燒過程及產(chǎn)物的影響。
　　 二、鈦酸鉛(PT)納米晶的氣相鼓泡Sol-Gel法制

3、備分別研究了(1)Pb-Ti復(fù)合醇鹽制備過程中的影響因素；(2)鼓泡過程中制備分散性PT膠粒的影響因素；(3)醇熱處理對(duì)PT膠粒的影響；(4)醇熱處理對(duì)PT膠粒晶化的影響。
　　 主要研究結(jié)論：
　　 一、利用自燃燒法制備PZT鐵電納米晶時(shí)，在燃燒前軀體制備過程中，金屬離子的絡(luò)合程度決定了自燃燒產(chǎn)物中組分的均勻性，其中影響金屬離子絡(luò)合程度的兩個(gè)關(guān)鍵因素即為溶液的pH值和檸檬酸的引入量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)pH=7，C/M=1

4、.5時(shí)能基本實(shí)現(xiàn)金屬離子的絡(luò)合。對(duì)自燃燒過程而言，影響體系溫度及燃燒持續(xù)時(shí)間的兩個(gè)關(guān)鍵因素為檸檬酸的引入量(C/M)和氧化劑的引入量(Q)，通過對(duì)C/M和Q的調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間的控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)C/M=1.5，Q=90％時(shí)，自燃燒產(chǎn)物中除了微量焦綠石相存在外其它組分都為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的PZT，對(duì)該自燃燒產(chǎn)物施以10min碘鎢燈光輻照處理，可得到純相的平均粒徑為40.6nm的PZT納米晶。通過引入冷凍干燥技術(shù)、微波場(chǎng)誘發(fā)技

5、術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的自燃燒前軀體干燥、誘發(fā)方式進(jìn)行了改進(jìn)，提出了利用微波場(chǎng)誘發(fā)自燃燒法制備PZT鐵電納米晶的新工藝，并在C/M=2，Q=75％的條件下，于十秒鐘內(nèi)一步合成了平均粒徑為38.9nm，標(biāo)準(zhǔn)偏差為16.66％的PZT納米晶，較sol-gel自燃燒法產(chǎn)物相比前者的粒徑分布更窄，分散性更好。
　　 二、采用氣相控制Sol-Gel法制備PT鐵電納米晶時(shí)，將原料Ti(OC4H9)4，Pb(AC)2溶于90℃正丁醇中回流處理12h，能夠

6、實(shí)現(xiàn)復(fù)合醇鹽的完全制備。通過N2載入的方式向70℃復(fù)合醇鹽異丙醇，正丁醇混合溶液中帶入氨水，并在表面表面活性劑存在的條件下，可制得分散性較好的膠粒懸浮體系。膠粒的醇熱處理可實(shí)現(xiàn)膠粒粒徑的收縮，并且醇熱溫度越高膠粒收縮率越大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)180℃醇熱處理12h膠粒的收縮率較160℃醇熱處理12h膠粒的收縮率提高了約30％。膠粒的醇熱處理有助于產(chǎn)物的晶化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)180℃醇熱處理12h的PT膠粒產(chǎn)物在800℃溫度下快速退火處理5