(1-x)Bi4Ti3O12-xSrBi2Nb2O9铋层状铁电陶瓷结构与性能研究

采用传统固相法制备了(1-x)Bi4Ti3 O12-xSrBi2 Nb2 O9(BIT-SBN,x=0,0.025,0.050,0.100,0.150,0.200)铋层状无铅压电陶瓷.系统研究了SrBi2 Nb2 O9掺杂对Bi4Ti3 O12基陶瓷物相结构、微观结构以及jie电性能的影响.结果表明:所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构;当SBN掺量为0.100时,样品具有最佳的电性能:d33=21 pC/N,相对密度ρ =98.1;,机电耦合系数kp=8.26;,εr=220,介电损耗tanδ =0.29;,剩余极化强度Pr=9.128 μC/cm2,Tc=594℃.同时,SBN的引入增强了样品的抗老化性和热稳定性.     

(1-4x)NBT-3xKBT-xBT系压电陶瓷电性能研究

采用传统固相法制备了(1-4x)NBT-3xKBT-xBT(x=0.020～0.035)体系压电陶瓷.采用XRD分析发现该体系陶瓷都能形成单一的钙钛矿型固溶体,并在0.025≤x≤0.032范围内具有三方和四方共存结构,为该体系的准同型相界.当x=0.028时,d33=162 pC/N,Qm=203.29,kp=0.234.电滞回线分析表明,(1-4x)NBT-3xKBT-xBT体系陶瓷随着KBT和BT含量的增加具有从铁电体向反铁电体转变的趋势.     

Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3-BaMnO3无铅压电陶瓷的结构与电性能

采用固相法制备了(0.8 -x)Na0.5 Bi0.5TiO3 -0.2K0.5Bi0.5TiO3-xBaMnO3(简称NBT-KBT-BM)无铅压电陶瓷,研究了不同BM含量(x=0,0.25％,0.50％,0.75％,1.00％,1.25％,物质的量分数)样品的物相组成、显微结构及电性能.结果表明:所制备的NBT-KBT-BM陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构.与纯NBT-KBT陶瓷相比,掺BM陶瓷的烧结温度降低,相对密度ρr得到提高.随x的增加,材料的压电常数d33、平面机电耦合系数kp与机械品质因子Qm先增大后减小,而介电损耗tanδ以及退极化温度Td一直降低.BM的掺入降低了材料的矫顽场Ec,提高了剩余极化强度Pr,从而增强了铁电性.当x=0.75％时,陶瓷获得最佳性能:d33=167 pC/N,kp=0.269,Qm=133,εr=774,tanδ=2.93％.     

钛酸钡纳米颗粒聚集球的形成机理

采用水热法合成了具有新颖结构的钛酸钡纳米颗粒聚集球.X射线衍射(XRD)结果显示该聚集球为立方相,随着时间的延长其结晶性增强.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电子衍射(ED)谱研究了该纳米颗粒聚集球的生长特点.结果表明该聚集球是由5-8nm的纳米颗粒定向连接生长而成,整个聚集球对外显示类单晶的现象.聚集球的大小约为60nm,随着时间的延长有长大的趋势.X射线能谱(EDX)分析结果和Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程动力学模拟结果表明,在颗粒球形成初始阶段主要是Ba2+离子的扩散成核作用占主导地位.这种"扩散成核-定向生长"的形成过程揭示了钛酸钡纳米颗粒聚集球的生长机理.     

Mn改性Na0.5Bi8.5Ti7O27铋层状陶瓷结构与电性能的研究

采用固相法制备了Na0.5Bi85Ti7O27+xmol; MnCO3(NBTO-Mn-x,x=0.00,3.00,5.00,7.00)铋层状压电陶瓷材料,系统研究了MnCO3的引入对Na0.5Bi8Ti7O27共生结构铋层状陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响.结果表明:所有样品均为单一的共生结构铋层状陶瓷材料,Mn的引入没有改变其物相结构;适量的Mn掺入能明显降低Na0.5Bi8.5Ti7O27陶瓷的介电损耗tanδ,改善其电性能,当x=5.00时,其综合性能最佳:p、d33、Qm、kp和k1分别为p=6.90 g/cm3、d33=19 pC/N、Qm=3230、kp=11.00;、k11=13.40;,该组分陶瓷样品具有良好的热稳定性.     

(Na0.5Bi0.5)TiO3-(K0.5Bi0.5)TiO3无铅铁电单晶的生长、结构与介电特性

采用高温自助熔剂法制备了(Na0.5Bi0.5) TiO3-(K0.5Bi0.5) TiO3(简称:NBT-KBT)无铅铁电单晶,晶体尺寸为5mm×6 mm×1 mm.利用X射线衍射(XRD)手段研究了NBT-KBT单晶的相结构,结果表明晶体样品为钙钛矿四方相结构.Raman散射结果也表明了NBT-KBT单晶的拉曼振动模式具有四方相结构特征.利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了单晶的表面形貌和微结构特征.另外,单晶介电常数随温度以及频率的变化关系显示单晶具有弛豫铁电体特性.     

不同形貌纳米α-Fe2O3粉体水热合成及其催化高氯酸铵热分解研究

以Fe2(SO4)3为原料,在不同温度和时间进行水热反应,产物经过600℃下热处理6h,得到了不同形貌的纳米α-氧化铁.通过XRD、SEM、TEM对α-Fe2O3的物相组成、形貌和微观结构进行表征.结果表明,花片状、海胆状、草莓状和哑铃状等多种形貌的产物均由纳米α-Fe2O3颗粒组装而成,纳米颗粒大小为10～50 nm.采用DTA分析了赤铁矿α-Fe2O3对高氯酸铵(AP)的催化性能.结果表明水热反应条件140℃保温4h获得的花片状α-Fe2O3,使得高氯酸铵(AP)热分解温度提前了67.2℃,较其它形貌,催化效果明显.     

Properties of Co-Doped 0.92（Na0.5Bi0.5） TiO3-0.08BaTiO3 Lead-Free Ceramics

Lead-free piezoelectric ceramics 0.92（Bi0.5Na0.5）TiO3-0.08BaTiO3 ＋ xmol% Co3＋ （BNBT-Co, x = 0-8） are prepared by the solid state reaction method. Effects of the amount of Co^3＋ on the electrical properties and phase transition are studied. The results indicate that the addition of Co^3＋ enhances the mechanical quality factor Q^3＋ significantly, whereas the dissipation factor tanδ has a minimum value at x = 3.5. Meanwhile, addition of Co^3＋ leads to small decreases of piezoelectric constant d33, and planar electromechanical coupling kp. The present 0.92（Bio.aNao.5） TiO3-0.08BaTiO3＋3.5 moi% Co^3＋ ceramics exhibit good performance with mechanical quality factor Qm = 910, piezoelectric constant d33 = 106pC/N, planar electromechanical coupling kp =10% and dissipation factor tanδ = 1.1% at 1 kHz. Saturated polarization hysteresis loops have been obtained for BNBT-Co ceramics. Two dielectric peaks at depolarization temperature Td and Tm appear in the curves of ε33^T vs temperature for the pure BNBT ceramics. However, the first dielectric peak Td disappears after the addition of Co^3＋, which means that the transition from ferroelectric to antiferroelectric phase has been eliminated.     

水热合成钛酸盐纳米管的晶型结构及光催化活性

以锐钛矿相为主的氧化钛粉体为原料,在强碱条件下采用水热合成法制备出外径约10nm的钛酸盐纳米管.采用TEM、XRD和EDS对产物进行表征,并对其热稳定性、光催化活性进行测试,研究结果表明:制得的纳米管的结晶程度很低,主要成分为钛酸钠,含少量锐钛矿二氧化钛;煅烧温度对钛酸盐纳米管的晶型结构和光催化活性有显著影响.未煅烧及400℃煅烧的纳米管光催化活性较低, 500℃煅烧后具有较高的光催化活性,但煅烧温度高于600℃后,由于锐钛矿晶体减少,纳米管的光催化活性降低.     

四方相钛酸钡纳米枝晶阵列的水热合成

采用水热法,在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和合适的矿化剂NaOH的作用下,得到具有新颖结构的钛酸钡纳米枝晶阵列。X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)结果分析显示该枝晶为四方相,随着时间的延长其结晶性增强、四方相更加明显。利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电子衍射(ED)研究了该枝晶的生长特点和生长机理,结果表明该枝晶其各枝均沿着[111]方向生长,并且同级枝相互平行形成阵列;在枝晶阵列的外侧部分会有2级子枝长出,中间部位由于空间阻碍没有子枝形成。同时探讨了CTAB和NaOH在枝晶形成过程中的作用机理,以及枝晶产品的介电性能。