【摘要】：采用固相反應(yīng)法,在1400℃燒結(jié)溫度下制備(Ba_(1-x)-x Ho_x)Ti_(1-x/4)O_3以及(Ba_(1-x)R_x)(Ti_(1-x)Ho_x)O_3(R=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd)系列陶瓷。采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子順磁共振(EPR)、拉曼光譜、光致發(fā)光(PL)以及介電溫譜等技術(shù),系統(tǒng)地研究了陶瓷的結(jié)構(gòu)、微結(jié)構(gòu)、固溶度、點缺陷、位占據(jù)、缺陷化學(xué)和介電性質(zhì)。Ho~(3+)離子在這些陶瓷中均顯示Ba位和Ti位占據(jù)的雙性行為。最大創(chuàng)新點是建立了Ba TiO_3晶格中Ho~(3+)離子Ba位占據(jù)的量化評價方法。1.Ba TiO_3陶瓷中與Ho~(3+)離子位占據(jù)相關(guān)的光致發(fā)光對于名義分子式為(Ba_(1-x)Ho_x)Ti_(1-x/4)O_3(x=0.01)陶瓷的缺陷化學(xué)研究發(fā)現(xiàn),Ho~(3+)離子顯示一個雙性行為,實際分子式被確定為(Ba_(1-x)Ho_(3x/4))(Ti_(1-x/4)Ho_(x/4))O_3(BHTH)。光致發(fā)光(PL)結(jié)果表明:在488-nm激光激發(fā)下,發(fā)現(xiàn)了564 nm處最強的PL帶,證實這個帶起源于BaTiO_3晶格中Ti位Ho~(3+)離子的~5G_6/~5F_1→~5I_7躍遷;在532-nm和638-nm激光激發(fā)下,三個PL帶歸因于Ba位Ho~(3+)離子的~5F_4/~5S_2→~5I_8、~5F_5→~5I_8和~5F_4/~5S_2→~5I_7躍遷。Ho~(3+)的PL效應(yīng)對于Ho~(3+)與其他摻雜劑共摻雜鈦酸鋇介電陶瓷中Ho~(3+)離子的位占據(jù)提供一個探針。2.(Ba_(1-x)-x R_x)(Ti_(1-x)Ho_x)O_3(R=La,Pr,Nd,Sm)介電陶瓷的缺陷化學(xué)和拉曼光譜中光致發(fā)光的多樣性對于名義分子式為(Ba_(1-x)R_x)(Ti_(1-x)Ho_x)O_3(R=La,Pr,Nd,Sm;x≥0.04)(BRTH)的陶瓷,由XRD決定La/Ho、Pr/Ho、Nd/Ho和Sm/Ho在BRTH中的固溶度分別為x=0.11、0.12、0.06和0.14,BRTH均顯示為偽立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。在一定區(qū)域內(nèi),介電峰溫度(T_m)分別以 21°C/at.%La/Ho、 20°C/at.%Pr/Ho、 15°C/at.%Nd/Ho和 20°C/at.%Sm/Ho的速率線性降低。BRTH(R=La,Pr,Nd,Sm;x=0.06)分別滿足X5T、X6T、X7T和X8S介電指標(biāo),并且在室溫顯示較低的介電損耗(tanδ0.015)。發(fā)現(xiàn)高介電率畸變出現(xiàn)在高密度BRTH(R=Sm;x=0.07)陶瓷中。在532-nm激光激發(fā)的拉曼光譜中,BRTH顯示Nd~(3+)/Ho~(3+)和Sm~(3+)/Ho~(3+)的光致發(fā)光多樣性。BRTH的光致發(fā)光證實:少量的Ho~(3+)離子存在于Ba位,其含量隨著稀土原子序數(shù)的增加而增加,從R=La的0.05 at.%到R=Sm的0.19at.%。給出了BRTH的缺陷化學(xué)。3.高密度、高介電和低損耗的(Ba_(1-x)-x Gd_x)(Ti_(1-x)-x Ho_x)O_3陶瓷對于名義分子式為(Ba_(1-x)Gd_x)(Ti_(1-x)Ho_x)O_3(BGTH)的陶瓷,XRD結(jié)果顯示其固溶度為x=0.10。當(dāng)x≤0.05時,BGTH具有四方結(jié)構(gòu);而當(dāng)x≥0.06時,BGTH具有偽立方結(jié)構(gòu)。當(dāng)x=0.07時,BGTH顯示高密度(ρ_r=95%)、高介電率的X6U指標(biāo)(ε'_(RT)=6980)、1到10~6 Hz范圍內(nèi)的頻率穩(wěn)定性(│(ε'-ε'_(RT))/ε'_(RT)│7%)、2×10~3到3×10~3 Hz頻率范圍內(nèi)較低的介電損耗(tanδ0.01)。Gd~(3+)和Ho~(3+)在BGTH中均表現(xiàn)出雙性行為。利用定量樣品拉曼光譜中的光致發(fā)光,確定了Ba位Ho~(3+)離子的位占據(jù)率。4.高密度(Ba_(1-x)-x Eu_x)(Ti_(1-x)Ho_x)O_3陶瓷的介電性質(zhì)和光致發(fā)光對于名義分子式為(Ba_(1-x)-x Eu_x)(Ti_(1-x)Ho_x)O_3(BETH)的陶瓷,XRD結(jié)果顯示其固溶度為x=0.12。當(dāng)x≤0.06時,BETH具有四方結(jié)構(gòu);而當(dāng)x≥0.07時,BETH具有偽立方結(jié)構(gòu)。x=0.07的BETH樣品的介電熱行為滿足X6U指標(biāo),并且顯示較低的室溫介電損耗(tanδ0.015)。在532-nm激發(fā)激光下,拉曼散射光譜顯示了Eu~(3+)/Ho~(3+)光致發(fā)光的多樣性。
【圖文】：

333陶瓷占據(jù)著鈣鈦礦晶格的 A 位，而 Ti 離子占據(jù)著 B 位，以 O2-形成的氧八面 BaTiO3晶體結(jié)構(gòu)。aTiO3陶瓷晶型與溫度有著密切的關(guān)系：當(dāng)溫度在 1460 ℃以上時，陶瓷結(jié)晶型。當(dāng)溫度在 1460 ℃與 120 ℃之間時，陶瓷結(jié)構(gòu)為立方晶型，晶格參數(shù) γ = 90°。當(dāng)溫度由 120 ℃降至 5 ℃時，陶瓷結(jié)構(gòu)為四方晶型，晶格參數(shù) a在 5 ℃到-90 ℃之間時，陶瓷結(jié)構(gòu)為正交晶型，晶格參數(shù) a ≠ b ≠ c。當(dāng)溫度瓷結(jié)構(gòu)為菱方晶型，晶格參數(shù) a = b = c。酸鋇的介電性能aTiO3是室溫介電常數(shù) ≈ 1600 的簡單化合物[1-3]。圖 1.1 為 BaTiO3的介電溫譜（TC= ~ 125 ℃）處顯示一個強而尖的介電峰（居里峰），，介電常數(shù)峰值可。

的XRD測試是采用丹東浩元儀器有限公司生產(chǎn)的DX-：Cu Kα；掃描范圍：20° ≤ 2θ ≤ 85°；掃描步寬：0. kV；管電流：30 mA，掃描方式：步進掃描方式。同時450；變溫 XRD 測試溫度：30～150 ℃。采用美國 Acc晶體結(jié)構(gòu)進行計算和鑒定。種散射光譜。拉曼光譜分析就是基于拉曼散射效應(yīng)，對分析，獲得分子振動、轉(zhuǎn)動方面的相關(guān)信息，是分子結(jié) 分別展現(xiàn)了在 532-nm 激光下燒結(jié)條件為 1300 ℃和 13圖。由拉曼譜圖可見：室溫下，不同燒結(jié)條件下的 BaTi
【學(xué)位授予單位】：吉林化工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ174.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 路大勇;;鑭系離子對鈦酸鋇陶瓷結(jié)構(gòu)的修改在介電領(lǐng)域的進展[J];吉林化工學(xué)院學(xué)報;2008年01期

2 劉賢豪;趙洪池;梁淑君;;光致發(fā)光材料的研究進展[J];信息記錄材料;2005年04期

本文編號：2707354