本文關(guān)鍵詞：稀土摻雜鈦酸鋇的溶膠—水熱合成及其介電性能

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【摘要】：隨著陶瓷電容器向著微型化、大容量方向發(fā)展的需求,尋求具有高性能的介電材料迫在眉睫。論文采用溶膠-水熱法合成了稀土離子(Dy~(3+),Nd~(3+),Y~(3+))摻雜鈦酸鋇(Ba Ti O3,BT)納米粉體,粉體呈單分散均勻分布的球狀顆粒。通過傳統(tǒng)無壓燒結(jié)技術(shù)燒結(jié)制備了稀土摻雜鈦酸鋇陶瓷,研究了陶瓷的介電性能,發(fā)現(xiàn)稀土離子的引入有利于細(xì)化陶瓷晶粒�；阝佀徜^晶格體積和相組成的變化,初步推斷出了Dy~(3+)在鈦酸鋇中的占位機(jī)制。當(dāng)Dy~(3+)摻雜量為4 mol%時(shí),陶瓷樣品中Ba-位和Ti-位被Dy~(3+)同時(shí)取代,形成了一種自補(bǔ)償機(jī)制。同時(shí),由于化學(xué)組分不均勻引起的彌散相變行為,使其具有較好的介電溫度穩(wěn)定性。通過X-射線光電子能譜、電子順磁共振、光致發(fā)光等對鈦酸鋇鍵結(jié)合、元素化學(xué)狀態(tài)以及晶體結(jié)構(gòu)的有序-無序結(jié)構(gòu)分析,證實(shí)了Nd~(3+)傾向于進(jìn)入鈦酸鋇中的Ba-位,誘導(dǎo)鋇空位和氧空位以補(bǔ)償價(jià)態(tài)平衡的化學(xué)缺陷機(jī)制。變溫X-射線衍射分析,證實(shí)了鈦酸鋇中典型正交-四方相變的存在,而在Nd~(3+)摻雜量為0.5 mol%陶瓷樣品中,非典型相變(未知相-四方相)的存在導(dǎo)致陶瓷在室溫附近具有超高介電常數(shù)(~750000)。最后對比了稀土Y以及Nd/Y共摻對鈦酸鋇的影響,研究表明單獨(dú)摻雜和共摻條件下,Y~(3+)均主要進(jìn)入鈦酸鋇晶格中的Ti-位。Y~(3+)單獨(dú)摻雜對BT陶瓷居里峰移動(dòng)沒有影響,共摻條件下,Nd~(3+)對居里溫度的降低作貢獻(xiàn),Y~(3+)對介電峰的寬化作貢獻(xiàn),兩種稀土離子共同作用,使得鈦酸鋇陶瓷在室溫附近具有較寬的介電峰。
【關(guān)鍵詞】：稀土摻雜 鈦酸鋇 溶膠-水熱 缺陷機(jī)制 介電性能
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1;TB383.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 多層陶瓷電容器的概述11-14
• 1.1.1 陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)和分類11-13
• 1.1.2 多層陶瓷電容器的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2 鈦酸鋇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)14-18
• 1.2.1 鈦酸鋇的結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.2 鈦酸鋇的性質(zhì)15-18
• 1.3 鈦酸鋇粉體的制備方法研究18-22
• 1.3.1 固相法18
• 1.3.2 溶膠-凝膠法18-19
• 1.3.3 水熱法19-21
• 1.3.4 溶膠-水熱法21-22
• 1.4 摻雜對鈦酸鋇介電性能的影響22-25
• 1.4.1 摻雜改性的研究現(xiàn)狀22-23
• 1.4.2 稀土摻雜改性機(jī)理23-25
• 1.5 課題研究內(nèi)容及意義25-27
• 1.5.1 研究目標(biāo)25
• 1.5.2 研究內(nèi)容25-26
• 1.5.3 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題26-27
• 第二章 水熱合成Dy摻雜鈦酸鋇粉體及其介電性能研究27-36
• 2.1 引言27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)27-30
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備27-28
• 2.2.2 表征手段28-29
• 2.2.3 Dy摻雜BT粉體及陶瓷的制備29-30
• 2.3 結(jié)果與討論30-35
• 2.3.1 Dy摻雜對BT粉體相結(jié)構(gòu)和微觀形貌的影響30-31
• 2.3.2 Dy摻雜對BT陶瓷相結(jié)構(gòu)和微觀形貌的影響31-33
• 2.3.3 Dy摻雜對BT陶瓷介電性能的影響33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 水熱合成Nd摻雜鈦酸鋇粉體及其介電性能研究36-57
• 3.1 引言36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)36-37
• 3.3 結(jié)果與討論37-55
• 3.3.1 化學(xué)成分和相結(jié)構(gòu)分析37-39
• 3.3.2 微觀形貌和晶體結(jié)構(gòu)分析39-42
• 3.3.3 化學(xué)缺陷分析42-47
• 3.3.4 Nd摻雜對BT陶瓷介電性能的影響47-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第四章 水熱合成Y及Nd/Y共摻鈦酸鋇粉體及其介電性能研究57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 實(shí)驗(yàn)57-58
• 4.3 結(jié)果與討論58-67
• 4.3.1 Y摻雜對BT粉體影響58-59
• 4.3.2 Y摻雜對BT陶瓷的影響59-63
• 4.3.3 Nd/Y共摻對BT的影響63-67
• 4.4 本章小結(jié)67-69
• 第五章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 結(jié)論69-70
• 5.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-81
• 致謝81-82
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：721024