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纳米铁酸铋多铁性固溶体与低维纳米结构制备、性能和微结构表征资料网

收藏本文 2024-02-06 点赞:34390 浏览:150561 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本论文采取传统的固相反应策略合成BiFeO3-BaTiO3固溶体并对其Mn掺杂特性进行了探讨。利用X射线衍射(XRD)、拉曼散射(Raman)等浅析手段测量其微结构,同时利用透射电镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)对样品的微观结构进行了表征,并测量其介电性能。XRD结果表明通过BaTiO3掺杂(掺杂量0.15-0.33)可以有效抑制杂相,有助于BiFeO3成相形成BaTiO3-BiFeO3固溶体,但其介电性能不够稳定。而对0.33BaTiO3-0.67BiFeO3固溶体进行低浓度的Mn掺杂(0.1mol%-1.0mol%)可提升其介电性能。当Mn掺杂浓度进一步提升时,ymol%Mn-0.33BaTiO3-0.67BiFeO3(y=2-10)固溶体的结晶性能得到进一步改善,但其介电性能反而下降。由此BaTiO3合适的掺杂量为0.33,而Mn掺杂的合适浓度小于1m01%。另外,利用TEM探讨了固溶体的畴结构。本论文还利用微波水热策略制备了两种类型的铋铁氧体纳米晶。一种是球形的钙钛矿结构铁酸铋纳米晶,化学组成BiFeO3,晶粒直径约10-50nm,晶粒有良好的分散性,优于已有的报道,在可见光辐照下具有有效的光催化O3(RhB,一种典型的有机污染物)分解行为。另一种是六边形的软铋矿结构铋铁氧体纳米晶,其化学组成Bi12Feo.63Oi8.945'晶粒尺寸约18-33nm,晶粒具有良好的分散性,在可见光辐照下具有比球形钙钛矿结构BiFeO3更高的光催化RhB分解行为。它们可用于在可见光下有效催化有机物分解。此外,本论文利用化学自组织策略在SrTiO3(100)及Nb掺杂SrTiO3(100)单晶衬底上制备了外延BiFeO3i内米岛,并利用XRD、扫描电子显微镜和原子力显微镜对纳米岛的相结构及几何形貌进行了表征。结果表明,在650~800℃下退火1h均可获得外延的BiFeO3纳米岛结构,岛横向尺寸为50~150nm,纵向尺寸为6~12nm。压电力显微镜测量结果表明,在单个BiFeO3纳米岛内有着分形铁电畴结构和纳米岛自偏压极化现象。由于外延BiFeO3纳米岛与SrTiO3单晶衬底之间的晶格失配,在BiFeO3/SrTiO3界面处有着压应力,因而导致BiFeO3内米岛内自偏压极化现象。关键词:BiFeO_3论文BaTiO_3-BiFeO_3固溶体论文Mn掺杂论文微波水热论文纳米晶论文光催化论文纳米岛论文Raman谱论文

    中文摘要4-6

    英文摘要6-11

    第1章 前言11-23

    1.1 多铁性铁酸铋的结构和典型性能11-14

    1.2 铁酸铋多铁性固溶体14-17

    1.3 多铁性铁酸铋纳米结构17-18

    1.4 本课题选题背景,探讨内容18-19

    1.5 参考文献19-23

    第2章 铁酸铋固溶体的制备及性能与微结构表征23-64

    2.1 引言23

    2.2 实验部分23-26

    2.2.1 实验仪器及实验试剂23-24

    2.2.2 实验步骤24-26

    2.2.3 表征手段26

    2.3 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体的性能与微结构表征26-39

    2.3.1 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体XRD浅析26-30

    2.3.2 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体Raman谱浅析30-34

    2.3.3 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体介电性能34-36

    2.3.4 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体铁电畴的TEM观察36-38

    2.3.5 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体性能与微结构表征的小结38-39

    2.4 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体Mn掺杂改性39-61

    2.4.1 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体低Mn掺杂的XRD浅析39-41

    2.4.2 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体低Mn掺杂的Raman谱浅析41-42

    2.4.3 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体低Mn掺杂的介电性能42-44

    2.4.4 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体低Mn掺杂的SEM、TEM浅析44-46

    2.4.5 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体高Mn-掺杂的XRD浅析46-48

    2.4.6 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体高Mn掺杂的Raman谱浅析48-50

    2.4.7 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体高Mn-掺杂的介电性能50-52

    2.4.8 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体高Mn-掺杂的TEM、EDX浅析52-59

    2.4.9 BaTiO_3-BiFeO_3固溶体Mn掺杂改性的小结59-61

    2.5 本章小结61-62

    2.6 参考文献62-64

    第3章 铁酸铋纳米晶的微波水热法制备及性能与微结构表征[1,2]64-76

    3.1 引言64-65

    3.2 实验部分65-67

    3.2.1 实验仪器及实验试剂65-66

    3.2.2 实验步骤66

    3.2.3 表征手段66-67

    3.3 结果与讨论67-73

    3.4 本章小结73

    3.5 参考文献73-76

    第4章 铁酸铋纳米岛的制备及性能与微结构表征[1,2]76-86

    4.1 引言76-77

    4.2 实验部分77-79

    4.2.1 实验仪器及实验试剂77-78

    4.2.2 实验步骤78

    4.2.3 表征手段78-79

    4.3 结果与讨论79-82

    4.4 本章小结82-83

    4.5 参考文献83-86

    第5章 结论及展望86-88

    致谢88-90

    已发表的学术论文90-92

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