Bi0.5Na0.5TiO3基A位多重复合无铅压电陶瓷的研制

针对钛酸铋钠(Bi0．5Na0．5TiO3)基复合钙钛矿压电铁电材料,发明了多种新的AB03型A位多重复合无铅压电陶瓷体系。这些新的无铅压电陶瓷具有压电铁电性能优良、铁电电滞回线矩形度高、压电铁电性能的温度特性好、工艺稳定性和重复性好等特点。所测得的一个体系(Bi0．5(Na1-x-yKxLiy)0．5TiO3)的d33达230pC／N,其kp达0．40,Pr达40μC/cm^2,矫顽场Ec则较低(小于4kV／mm);变温铁电电滞回线测试表明,在温度接近200℃时,该陶瓷还具有很好的铁电电滞回线。该体系无铅压电陶瓷性能优异,工艺性好,具有实用性。     

梯度钛酸锶钡（BaxSr1-xTiO3）材料性能的研究

采用固相法合成BaxSr1-xTiO3（x=0，0．98，0．95，0．90）单组分和多组分陶瓷，阻抗分析仪测量钛酸锶钡陶瓷25～130℃的介电温谱，对两者的介电特性进行了比较和研究。单组分样品在相变处介电常数出现峰值，而通过热扩散形成的梯度铁电陶瓷能拓宽相变区域，在较宽的温度范围内获得较高的介电常数．使用EPMA电子探针表征梯度材料中元素的分布情况。     

铁掺杂0.2PZN-0.8PZT铁电陶瓷Raman散射研究

采用Raman散射方法研究了铁掺杂Pb（Zn1／3Nb2／3）0．2（Zr0．5Ti0．5）0．8O3（0．2PZN0．8PZT）铁电陶瓷中三方-四方共存现象．通过分析四方相E（3TO）和A1（3TO）模式与三方相R1模式之间的相对强度，以及四方相E（3LO）和A1（3LO）模式与三方相Rh模式之间的相对强度，确定了铁掺杂对0．2PZN-0．8PZT陶瓷中三方-四方共存结构的影响，并得到了XRD相分析的验证．因此，通过分解Raman散射中三方-四方振动模式，可以表征掺杂对PZT基陶瓷中三方-四方共存现象的变化趋势．     

用于非制冷热释电红外探测器的 PZT铁电薄膜研究

采用溶胶-凝胶和射频磁控溅射相结合的方法制备了PZT铁电薄膜．用溶胶-凝胶法制备一层PZT薄膜作为籽晶层,在衬底PZT(seed layer)／Pt／Ti／SiO2／Si上用射频磁控溅射过量10％Pb的Pb(ZrxTi1-x)O3(x=0．3)陶瓷靶生长厚500nm的PZT铁电薄膜．采用在450℃预退火,575℃后退火的快速分级退火方法对PZT铁电薄膜进行热处理．PZT铁电薄膜获得了较好的热释电性能,热释电系数、介电常数、介电损耗和探测度优值因子分别为P=2．3×10-8C·cm-2·K-1,ε=500,tanδ=0．02,Fd=0．94×10-5Pa-0.5．     

复相弛豫铁电陶瓷的相组成与介电性能

采用两相混合烧结法在Pb（Zn1／3Nb2／3）O3－BaTiO3－PbTiO3系统中制备了弛豫铁电陶瓷材料．相组成研究表明，该陶瓷具有两相共存的复相结构．对复相陶瓷的介电性能进行了研究，结果表明，复相结构可有效地改善弛豫铁电陶瓷的介温特性、频率特性和介质老化性能．     

无机、有机及其复合电介质的纳米尺寸效应及研究进展

当电介质内的不均匀区域达到纳米级时,纳米尺度效应对介电性能的影响便不容忽视。分别以PMN-PT弛豫铁电单晶、ZnO压敏陶瓷、纳米SiO2/环氧树脂复合材料为例,通过实验证明了在无机铁电单晶、半导体陶瓷以及无机纳米/有机复合材料中存在的介电性能的纳米尺寸效应。     

PST陶瓷的微结构和电性能研究

研究了Pb含量对PbxSr1-xTiO3（x=0．2～0．8）陶瓷微结构和介电性能的影响，当x＜0.45时，c/a≈1，晶体为立方顺电相；x≥0．45时，c/a＞1，晶体为四方铁电相；随着Pb/Sr比增大，PST陶瓷气孔率下降，致密度增加，晶粒尺寸逐渐增大，居里峰近似线性地向高温方向移动，并具有一致的居里外斯常数，剩余极化强度（Pt）、矫顽场强（Ec）都增大。     

PZN-BZN和PZN-BT陶瓷介电性能研究

制备了Pb(Zn1／3Nb2／3)O3-Ba(Zn1／3Nb2／3)O3(PZN-BZN)和Pb(Zn1／3Nb2／3)O3-BaTiO3(PZN-BT)两类PZN基弛豫型铁电陶瓷,系统地研究了它们的介电性能以及热处理工艺对其介电性能的影响。合成出具有100％钙钛矿相的0．9PZN-0．1BZN陶瓷,其最大介电常数为6160(1kHz)。对比这两个系统的介电性能发现,PZN-BT系中隐含的BZN组分对陶瓷性能有着重要影响。退火热处理能显著提高PZN基陶瓷相变温度附近的介电常数,但对样品的相交扩散和介电弛豫现象没有明显影响。     

Nao．5 Bio．5 TiO3 -Ko．5 Bi0．5 TiO3系铁电体的相变研究

研究了(Na1-xKx)0.5 Bi0．5 TiO3体系x分别为0、0．08、0．16和0．20时陶瓷不同频率下的介电温谱，发现材料为弛豫型铁电体，材料的介电谱在室温到500℃的温度范围内存在一个介电常数-温度“台阶”，一个介电常数-温度峰和一个介电损耗一温度峰，通过分析陶瓷不同温度下的电滞回线验证陶瓷在升温过程中产生了铁电-反铁电-顺电相变，采用铁电体成分起伏理论和内电场理论解释了这类弛豫型铁电体相变的原因。     

铌掺杂Ba（ZrxTi1-x）O3弛豫铁电陶瓷介电性质的研究

采用传统的固相反应法制备了Ba（Zr0.25Ti0.75）03＋xat％Nb2O5（x=0，0．05，0．1，0．15）弛豫铁电陶瓷，研究了Nb2O5加入量对Ba（Zr，Ti）03（BZT）基电容器陶瓷性能的影响，得到了Nb2O5影响其性能的规律。结果表明：当x=0．15时介电常数最大，当x=0．10时介电损耗最小；适量Nb2O5能使材料的介温曲线更加平缓，移峰作用明显。     

PMNT单晶电畴结构随组分与结构的变化

利用多种方法观察了弛豫型铁电单晶ＰＭＮＴ中电畴结构随组分与结构的演变过程与特征．观察发现,在ＰＭＮ－ＰＴ的三方相区内,随ＰＴ含量的增加,电畴结构表现出微畴一（亚微畴）－不规则宏畴一规则宏畴转变历程;在三方－四方相变中,非１８０°电畴发生７１°（或１０９°）宏畴－９０°宏畴的转化,同时电畴图像变得更为规则．根据不同组分ＰＭＮＴ电畴的显示特征,提出晶体的最大双折射率可以作为度量其弛豫性强弱的光学参数．观察到了电畴的分布不均匀与多级结构现象,前者与组分或结构的起伏有关,后者与多期式马氏体转变有关．本文还分析了偏光显微镜、ＤＩＣ、ＳＥＭ、ＳＥＡＭ等观察方法中电畴的成像特征．     

Nb掺杂Bi4Ti3O12层状结构铁电陶瓷的电行为特性研究

采用固相烧结工艺制备了Nb5+掺杂的Bi4Ti3O12层状结构铁电陶瓷.运用XRD和AFM对Bi4Ti3-xNbxO12+x/2材料的微观结构进行表征,发现所制备的陶瓷均具有单一的正交相结构,抛光热腐蚀表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构.通过对材料直流电导率与温度关系的Arrhenius拟合,分析了Bi4Ti3-xNbxO12+x/2的导电机理.Nb5+掺杂提高了材料的介电常数,但居里温度随掺杂含量的增加呈线性下降趋势.DSC结果显示Bi4Ti3-xNbxO12+x/2材料在居里温度处经历了一级铁电相变.样品的铁电性能测试结果表明,Nb5+掺杂Bi4Ti3O12提高了材料的剩余极化Pr,这主要是由于Nb5+取代Ti4+大大降低了材料中氧空位的浓度,使得氧空位对畴的钉扎作用减弱的缘故.     

(Pb_(0.9-x)La_(0.1)Ca_x)TiO_3纳米微粉的拉曼谱分析

利用溶胶-凝胶法(sol-gel)合成制备了PbTiO3、(Pb0．9-xLa0．1Cax)TiO3[简写为PLCT(100x)]纳米微粉，微粉平均粒径为20-40nm．利用拉曼散射和X射线衍射技术研究了不同Ca含量对PLCT(100x)纳米微粉的结构的影响．实验结果表明，PLCT(100x)纳米微粉的结构随x变化，亦即PLCT(100x)的轴比随x的增大反而减小，研究结果表明：PLCT(100x)拉曼谱的低频模可以看成是由于钙钛矿结构中A位离子Ca2 、La3 的偏离引起的，而高频模主要是TiO6八面体内部原子的相互运动造成相对位置变化，从而使八面体发生形变引起的．     

铈掺杂TiO2/Ti光电极制备及可见光下光电催化性能的研究

采用阳极氧化法制备铈掺杂TiO2／Ti光电极，用SEM、XRD、XRF、XPS和UV／VIS／NIR对光电极的性能进行表征，并对其可见光照射下的光电催化性能进行了测试．研究结果表明：在成膜电压为160V，电流密度为100mA／cm^2，Ce（NO3）3浓度为960mg／L条件下制备的铈掺杂TiO2／Ti光电极在降解罗丹明B的实验中表现出良好的光电催化活性．     

纳米多层膜中的非晶晶化与超硬效应

通过对TiN/SiC、TiN/TiB₂和TiN/SiO₂纳米多层膜微结构和力学性能的研究, 展示了通常溅射沉积态为非晶的SiC、TiB2和SiO₂薄膜, 在立方结构的TiN晶体层模板作用下的晶化现象, 以及多层膜由此产生的生长结构和力学性能的变化. 结果表明: SiC在层厚0.6nm时晶化为立方结构后,可以反过来促进TiN/SiC多层膜中TiN层的晶体完整性; TiB₂在层厚2.9nm时晶化为六方结构, 并与TiN形成{111} _TiN//{0001} _TiB2, <100> _TiN//<11-20> _TiB2 的共格关系; SiO₂在层厚0.9nm 时晶化为立方结构的赝晶. 多层膜中SiC、TiB₂和SiO₂晶化后都与TiN形成共格外延的生长结构, 并相应产生了硬度升高的超硬效应. 随着SiC、TiB₂和SiO₂层厚的增加, 它们又转变为非晶态, 多层膜的共格外延生长受到破坏, 其硬度亦明显降低.     

近化学计量比LiNbO3晶体电畴结构观察和机理探讨

采用双坩埚提拉法(DCCZ)生长了各种不同成分的近化学计量比LiNbO3晶体,并用腐蚀法观察了其电畴结构.结果表明,化学成分对未经极化处理晶体的电畴结构起决定性作用,当Li2O含量处于49.4mol%附近时,晶体z面电畴呈现特殊的三次对称反畴;当晶体中Li2O含量为49.7mol%时,晶体为完全单畴.本文对其形成机理进行了探讨,认为在由顺电相向铁电相转变时,局部铁电畴的极性方向与该处沿z轴方向的温度梯度正负密切相关,z轴生长晶体时,由于相变发生所处位置离生长界面的距离受LiNbO3晶体计量比影响,所处温场固有温梯也随之不同,在此基础上解释了不同成分晶体的电畴结构形成原因.最后讨论了控制铁电畴结构的工艺措施.     

铁电微分回线谱参数和极化疲劳

用铁电微分回线谱分析方法研究了Ba _0.99 Sr _0.01 TiO ₃陶瓷的极化疲劳效应, 该方法可将线性和非线性电导、非铁电极化电容、以及纯铁电极化信号完全分开. 实验给出各效应对应的微分谱线型参数在疲劳过程中的变化规律, 并据此分出样品中分别由180°畴和90°畴提供的极化, 发现在同等作用下, 180°畴提供的极化更快出现疲劳.     

微波场下纳米Mg-Al-LDHs及PO43-,P2O74-柱撑Mg-Al层状双氢氧化物的合成

用微波加热反应-变速滴加共沉淀法合成了[Mg-Al-CO3]纳米层状双氢氧化物，并以[Mg-Al-CO3]纳米层状双氢氧化物为前体，用微波加热反应一离子交换法制备了PO4^3-，P2O7^4-柱撑Mg-Al层状双氢氧化物．该法合成的[Mg-Al-CO3]纳米层状双氢氧化物的粒径约为10～40nm．讨论了微波和变速滴加碱液的速度对纳米层状双氢氧化物的合成的影响．用FT-IR、TEM与XRD对产物进行了表征，结果表明在微波加热反应的条件下可在短时间内用PO4^3-,P2O7^4-彻底交换CO3^2-。     

Cu/WO3-TiO2光催化剂的结构与吸光性能研究

用溶胶-凝胶法制得复合半导体WO3-TiO2,用浸渍法制得Cu/WO3-TiO2光催化剂.利用XRD、Raman、TPR、IR、TEM、XPS和UV-Vis等技术研究了Cu/WO3-TiO2的物相结构、微粒尺寸和吸光性能.结果表明含量为10wt%的WO3单分子层分散在TiO2表面,粉体平均粒径15nm.WO3的引入使TiO2吸收限发生明显蓝移,WO3负载量超过单分子层分散(＞10wt%),有晶相WO3生成,光吸收性能下降.W-O-Ti键的形成加强了半导体之间的相互作用,有利于光生载流子在半导体间的输送.负载金属Cu促进四面体配位W向八面体配位W转化.     

Fe2O3/TiO2和ZnO/TiO3纳米颗粒薄膜的亲水性能和光催化性能的研究

采用溶胶—凝胶法在玻璃上制备了锐钛矿型TiO2和过渡金属铁、锌离子掺杂的TiO2薄膜，并通过XRD、XPS、AFM表征了合成的薄膜．结果表明铁和锌离子掺入后，TiO2薄膜变的更加致密．铁离子和锌离子分别以Fe2O3和ZnO的形式存在．在紫外光照射下，TiO2薄膜表现明显的亲水性．金属离子掺杂的TiO2薄膜，亲水性能明显增强．铁离子掺入对光催化降解甲基橙有一定的抑制作用；少量的锌离子掺入对光催化降解甲基橙有促进作用，锌离子掺入量增大后，效果并不明显．