亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        Pb的過量值對溶膠-水熱法合成鈣鈦礦型PZT反鐵電陶瓷粉體的影響

        2020-11-18 03:03:48胡艷華余占軍王麗霞
        人工晶體學(xué)報 2020年10期
        關(guān)鍵詞:水熱法量值鈣鈦礦

        胡艷華,余占軍,王麗霞,宋 艷,雷 達(dá)

        (1.鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程系,鄂爾多斯 017000;2.內(nèi)蒙古久科康瑞環(huán)保科技有限公司,鄂爾多斯 017000; 3.內(nèi)蒙古一機(jī)富成鍛造有限責(zé)任公司,包頭 014030;4.內(nèi)蒙古第一機(jī)械集團(tuán)有限公司第三分公司,包頭 014030)

        0 引 言

        PbZr1-xTixO3(簡稱PZT)反鐵電陶瓷在外場的誘導(dǎo)下,可以實現(xiàn)反鐵電態(tài)-順電態(tài)和反鐵電態(tài)-鐵電態(tài)之間的快速轉(zhuǎn)變,表現(xiàn)出突變的介電常數(shù)和雙電滯回線,從而進(jìn)行能量的存儲和釋放,故其在換能器、儲能容器、壓電調(diào)節(jié)等元器件[1-5]的研發(fā)和設(shè)計方面有著廣泛的應(yīng)用前景。因此,對高性能PZT基反鐵電陶瓷的研究具有重要的意義,而陶瓷粉體制備工藝又是陶瓷制備中的重要環(huán)節(jié)。

        溶膠-水熱法結(jié)合了溶膠-凝膠法和水熱法各自的優(yōu)點,實現(xiàn)了原料的均勻混合,組分易控制,同時也避免了高溫煅燒引起的組分變化產(chǎn)生的缺陷[6-8]。周盈盈等[9]以氧氯化鋯、鈦酸四丁酯、硝酸鉛為前驅(qū)物,采用兩步水熱法合成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的PbZr0.52Ti0.48O3粉體并制備陶瓷樣品,系統(tǒng)研究了礦化劑KOH的濃度對PZT粉體結(jié)晶性、形貌以及最終燒結(jié)陶瓷樣品電學(xué)性能的影響。劉世豐等[10]以Ti(C4H9O)4和Sr(NO3)2為主要原料,甘油為有機(jī)添加劑,NaOH為礦物劑,采用溶膠-水熱法成功制備了納米SrTiO3粉體。陳志偉等[11]用溶膠-水熱法制備了不同形貌的BiFeO3陶瓷粉體,研究了水熱反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、KOH濃度等對合成粉體的影響,確定了合成具有單一鈣鈦礦結(jié)構(gòu)粉體的最佳工藝。朱仁強(qiáng)等[12]利用一步水熱法,成功合成了單相、純凈、立方形貌且平均顆粒尺寸在1 μm的PZT陶瓷粉體,探討了Pb的過量值對粉體相結(jié)構(gòu)的影響。

        課題組前期研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)水熱反應(yīng)溫度為180 ℃,反應(yīng)時間為18 h,采用3 mol/L 的KOH為礦化劑時,可以合成具有單一鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、結(jié)晶良好的PZT[13-14]。而在采用溶膠-水熱法合成PZT粉體時,水熱反應(yīng)過程中會有一定程度的Pb損失,Pb的損失將會改變PZT粉體的化學(xué)組成,對最終產(chǎn)物的性能將產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了避免水熱過程中Pb的損失,需要在溶膠制備的過程中加入過量的Pb,以彌補(bǔ)后續(xù)水熱過程中Pb的損失量,進(jìn)而保證PZT的化學(xué)計量比。因此,論文工作采用上述實驗工藝參數(shù),重點探討Pb的過量值等因素對PZT粉體的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶過程、顆粒形貌和尺寸等的影響,借助XRD、SEM等測試手段對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征及形貌觀察,獲得了合成結(jié)晶良好、粒徑分布均勻、形狀規(guī)則的PZT陶瓷粉體的最佳工藝條件。

        1 實 驗

        1.1 實驗材料

        以醋酸鹽和金屬醇鹽為金屬離子的反應(yīng)原料,無水乙醇和乙酸為溶劑,二乙醇胺為螯合劑,KOH為礦化劑。具體實驗所用試劑如表1所示。

        表1 實驗所用試劑

        1.2 工藝參數(shù)

        根據(jù)課題組前期的實驗結(jié)果,采用的實驗參數(shù)具體如表2所示。

        表2 確定Pb的過量值用實驗參數(shù)

        1.3 實驗步驟

        用水熱反應(yīng)溫度為180 ℃,水熱反應(yīng)時間為24 h,礦化劑KOH的濃度為3 mol/L。根據(jù)Pb的過量值,分5組進(jìn)行,重點探討Pb的過量值對合成PZT陶瓷粉體的結(jié)構(gòu)及形貌的影響,進(jìn)而確定實驗用最佳Pb的過量值。工藝流程圖如圖1所示。

        首先,按照化學(xué)計量比量取一定量的醋酸鉛(如果過量,則同時將過量的醋酸鉛也取出)、正丙醇鋯、鈦酸四丁酯等初始反應(yīng)原料。將醋酸鉛溶于醋酸溶液中,作為反應(yīng)前驅(qū)體A備用。將正丙醇鋯溶于無水乙醇溶液中,緩慢滴加到不斷攪拌的前驅(qū)體A溶液中,再將鈦酸四丁酯也緩慢滴加到其中,同時加入適量二乙醇胺,緩慢滴加少量去離子水,在60 ℃下攪拌120 min,制成淡黃色透明溶膠。

        配制3 mol/L的KOH溶液待用。將礦化劑加入到溶膠中,攪拌30 min,獲得水熱前驅(qū)體。將水熱前驅(qū)體加入到50 mL的高壓水熱反應(yīng)釜(聚四氟乙烯內(nèi)襯)中,密封后放入不同溫度的恒溫干燥箱中反應(yīng)一段時間,冷卻到室溫。取出水熱反應(yīng)產(chǎn)物,用醋酸、去離子水、無水乙醇進(jìn)行多次洗滌、過濾。取出過濾后的產(chǎn)物,放入恒溫干燥箱中,于80 ℃干燥12 h,獲得粉體。對粉體進(jìn)行研磨、過篩,獲得最終的PZT粉體。然后進(jìn)行XRD、SEM的測試分析。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 Pb過量對合成粉體結(jié)構(gòu)的影響

        為彌補(bǔ)溶膠-水熱試驗過程中Pb的損失量,從而保證合成PZT粉體的化學(xué)計量比。實驗原料添加了過量的Pb,其過量值分別為0%、3%、5%、10%和20%。

        圖2所示為不同Pb過量時,PZT粉體的XRD圖譜。從圖中可以看出,無論P(yáng)b過量值為多少,PZT粉體的XRD圖譜中都已出現(xiàn)了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的特征衍射峰。不同的是,Pb過量低時,鈣鈦礦結(jié)構(gòu)衍射峰的強(qiáng)度也低。隨著Pb過量值的增加,衍射峰的強(qiáng)度也在提高。此外,在Pb過量為0%和3%時,與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡對照,最強(qiáng)峰對應(yīng)的衍射角度大于標(biāo)準(zhǔn)卡片中最強(qiáng)峰對應(yīng)的角度,峰位向高角度發(fā)生了一定偏離。而當(dāng)Pb過量值超過5%時,最強(qiáng)峰向左偏移,與標(biāo)準(zhǔn)卡片最強(qiáng)峰所對應(yīng)角度接近。由布拉格方程可知,衍射峰右移意味著晶面間距d減小,d減小是由晶格常數(shù)減小造成的,而晶格常數(shù)的改變是由于A位Pb缺失導(dǎo)致晶格畸變引起的。當(dāng)Pb過量超過5%時,最強(qiáng)峰對應(yīng)的衍射角沒有發(fā)生偏移,說明鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中的Pb空位基本得到補(bǔ)償,而且可以看出,隨著Pb過量增加,衍射峰的強(qiáng)度在增強(qiáng),表明PZT粉體的結(jié)晶性在變好。因此,當(dāng)Pb過量值超過5%時,既可以補(bǔ)償水熱反應(yīng)過程中Pb的損失,又有利于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)PZT粉體的結(jié)晶。

        2.2 Pb過量對合成粉體形貌及成分的影響

        圖3為不同Pb過量條件下PZT粉體的SEM照片。當(dāng)Pb過量值低時,生成了立方形貌的PZT顆粒的同時還有一些細(xì)小的顆粒粘附在其表面。隨著Pb過量值的增加,PZT粉體中細(xì)小的顆粒逐漸減少,立方狀的顆粒結(jié)晶越完整,表面越光潔。當(dāng)Pb過量超過10%以后,細(xì)小顆粒全部消失,PZT顆粒呈立方形貌、大小均勻、顆粒結(jié)晶良好,表面光潔。繼續(xù)增大Pb的過量值,顆粒形貌無明顯變化。對附著于立方顆粒表面的微小顆粒進(jìn)行能譜分析(見圖4)可知,這些細(xì)小顆粒的元素組成中包含Pb、Zr、Ti、O等元素,結(jié)合圖2所示的XRD結(jié)果,實驗產(chǎn)物中并沒有其他雜質(zhì)生成,因此這些細(xì)小的顆??赡苁怯捎赑b損失產(chǎn)生的沒有結(jié)晶完整的PZT晶粒。

        綜合圖2至圖4的實驗結(jié)果可知,當(dāng)Pb過量值低時不足以補(bǔ)償反應(yīng)過程中的損失量,A位的Pb缺失易導(dǎo)致PZT粉體結(jié)晶度的下降,顆粒結(jié)晶不完整。隨著Pb過量的增加,顆粒結(jié)晶增強(qiáng),結(jié)晶也越完整。當(dāng)Pb過量增加到10%時,獲得了結(jié)晶良好的PZT粉體。因此,實驗確定Pb的最佳過量值為10%。

        3 結(jié) 論

        根據(jù)課題組前期的試驗結(jié)果,論文選取了水熱反應(yīng)溫度為180 ℃,水熱反應(yīng)時間為24 h,礦化劑KOH的濃度為3 mol/L,探討了Pb過量值對溶膠-水熱法合成PZT陶瓷粉體的影響。結(jié)論具體如下:

        (1)XRD結(jié)果表明,隨著Pb過量值由0%增加至5%,PZT衍射峰的強(qiáng)度在增加,衍射峰向高角度偏移。當(dāng)Pb過量超過5%時,最強(qiáng)峰對應(yīng)的衍射角不再偏移。繼續(xù)增加Pb的過量值,衍射峰的強(qiáng)度增加,峰位不變。

        (2)SEM及EDS結(jié)果表明,采用溶膠-水熱法,實驗成功合成了具有立方形貌的PZT顆粒。隨著Pb過量值的逐漸增加,立方形貌的PZT顆粒表面附著的細(xì)小顆粒逐漸減少。當(dāng)Pb過量超過10%以后,細(xì)小顆粒全部消失,PZT顆粒呈立方形貌、大小均勻、顆粒結(jié)晶良好,表面光潔。繼續(xù)增大Pb的過量值,顆粒形貌無明顯變化。

        (3)Pb過量值過低不足以補(bǔ)償反應(yīng)過程中Pb的損失量,A位的Pb缺失易導(dǎo)致PZT粉體結(jié)晶度的下降,顆粒結(jié)晶不完整。隨著Pb過量的增加,顆粒結(jié)晶增強(qiáng),結(jié)晶也越完整。當(dāng)Pb過量增加到10%時,實驗獲得了結(jié)晶良好的PZT粉體。因此,實驗確定Pb的最佳過量值為10%。

        猜你喜歡
        水熱法量值鈣鈦礦
        多元向量值區(qū)域和加權(quán)風(fēng)險值
        水熱法原位合成β-AgVO3/BiVO4復(fù)合光催化劑及其催化性能
        基于QAR數(shù)據(jù)的碳當(dāng)量值適航符合性驗證方法
        帶有中心值的量值的公差表示
        山東冶金(2018年5期)2018-11-22 05:12:28
        當(dāng)鈣鈦礦八面體成為孤寡老人
        幾種新型鈣鈦礦太陽電池的概述
        旋量值函數(shù)的Plemelj公式
        鈣鈦礦型多晶薄膜太陽電池(4)
        太陽能(2015年4期)2015-02-28 17:08:19
        鈣鈦礦型多晶薄膜太陽電池(2)
        太陽能(2015年2期)2015-02-28 17:07:18
        水熱法制備NaSm(MoO4)2-x(WO4)x固溶體微晶及其發(fā)光性能
        久久无码高潮喷水| 日本精品视频免费观看| 中国午夜伦理片| 久久av无码精品人妻出轨| 久久精品熟女不卡av高清| 在线视频免费自拍亚洲| 十八禁视频在线观看免费无码无遮挡骂过 | 北岛玲亚洲一区二区三区| 五月激情综合婷婷六月久久| 中文无码久久精品| 国产精品天堂avav在线| 少妇一级内射精品免费| 亚洲精品久久久久一区二区| 日本老熟妇毛茸茸| 国产国语对白一区二区三区| 亚洲国产高清一区av| 日本一区二区三区爆乳| 中文字幕乱码免费视频| 午夜无码熟熟妇丰满人妻| 日本精品一级二区三级| 真人做人试看60分钟免费视频| 欧美做受视频播放| 中文字幕成人精品久久不卡| 美女视频在线观看亚洲色图| 国产裸拍裸体视频在线观看| 亚洲丁香五月激情综合| 国产理论亚洲天堂av| 日韩av高清在线观看| 狠狠躁夜夜躁无码中文字幕| 亚洲av熟女天堂系列| 国产农村妇女精品一区| 九九精品国产亚洲av日韩| 色综合久久精品中文字幕| 一区二区午夜视频在线观看| 亚洲成a人片在线观看无码3d| 国产精品调教| 在线精品亚洲一区二区三区| 国产玉足榨精视频在线观看| 国产人在线成免费视频| 无码AV大香线蕉伊人久久| 99精品国产一区二区三区|