钐掺杂钛酸铋的制备及其可见光催化性能的研究

以Ti(OBu)_(4)、Bi(NO_(3))_(3)和Sm(NO_(3))_(3)为原料,通过水热法制备了Sm掺杂的纳米片组装的花状结构Sm-Bi_(4)Ti_(3)O_(12)。利用XRD、SEM和UV-Vis DRS等方法对制备材料的结构和性能进行表征,并以四环素为目标降解物,考察了材料的可见光催化性能和降解过程中的活性物质。结果表明:Sm掺杂增强了Bi_(4)Ti_(3)O_(12)对可见光的吸收能力,带隙变小;Sm-Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的光催化降解性能提高,·OH在降解过程中发挥主要作用。

钛酸铋钠基压电材料制备技术研究进展

钛酸铋钠(BNT)基压电材料因具有较好的电学性能以及高居里温度等优点,成为了压电材料领域的研究热点之一。如何制备出性能优异的钛酸铋钠基压电材料,是满足各个领域应用要求的重要环节。重点综述了近年来钛酸铋钠基压电材料制备技术的研究进展,从固相烧结、放电等离子烧结以及微波烧结等角度对其烧结技术进行论述;从溶胶-凝胶、脉冲激光沉积和射频磁控溅射等角度对其薄膜制备技术进行综述;对热喷涂制备压电涂层的机理和工艺进行总结。结果表明,烧结温度是影响块体材料结构和性能的关键因素,其中放电等离子烧结与微波烧结相较于传统的固相烧结能够有效控制材料的烧结温度;在钛酸铋钠薄膜的制备中对沉积温度、氧气压力以及退火温度的控制可以有效提高薄膜电学性能;热喷涂制备的钛酸铋钠涂层通过热处理工艺能够改善涂层的电学性能,并且热喷涂能够在复杂零件表面实现压电涂层的可控制备,其中钛酸铋钠压电陶瓷薄膜和涂层的制备扩展了其应用范围。最后,展望了压电陶瓷材料技术的未来发展趋势,为压电材料制备技术的研究提供了一定的参考。

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷掺杂改性研究现状

钛酸铋钠(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3),简称BNT)基无铅压电陶瓷因其环境友好型、良好的铁电压电性能等特点在航空航天、舰艇声纳、高速列车及电子产品等领域得到广泛应用。为了克服钛酸铋钠基无铅压电陶瓷高矫顽场并进一步提升其电学性能,通过对BNT基无铅压电陶瓷进行掺杂改性构建三方相–四方相共存的准同型相界(MPB)。掺杂改性是改善BNT基无铅压电陶瓷性能的一种重要方法,针对BNT基无铅压电陶瓷掺杂改性进行系统总结十分必要。主要从BNT基无铅压电陶瓷多组元改性、A/B位离子掺杂和稀土离子掺杂改性等三方面综合论述近年来BNT基压电陶瓷研究进展。结果表明,引入合适的组元有利于BNT基无铅压电陶瓷构建三方相–四方相共存的准同型相界;A/B离子掺杂是根据离子半径和电价大小的一致性对BNT陶瓷中对应位置的离子进行取代;稀土离子掺杂主要对该陶瓷的光电特性有显著影响。上述三方面从不同角度改善了BNT基无铅压电陶瓷的性能,以期为研究性能更好的BNT基无铅压电陶瓷的科研和技术人员提供参考,并为BNT基无铅压电陶瓷的实际应用奠定基础。

基于场致应变的钛酸铋钠基压电纤维复合材料性能研究

基于钛酸铋钠基无铅陶瓷制备压电纤维复合材料,并研究BNT基压电陶瓷纤维体积分数对复合材料的影响。研究结果表明:随压电陶瓷体积分数的增加,自由应变和顶端位移增大;当压电陶瓷体积分数为81.40%时,在0~1500 V正弦电压激励下,自由应变和顶端位移最大分别达到543×10^(-6)和14.92 mm;在循环寿命实验中,经历1.0×10^(6)次循环后性能依然稳定,具有优异的耐疲劳性能,作为柔性驱动器应用前景广阔。

镧掺杂钛酸铋钠钾系无铅压电陶瓷的制备工艺

利用XRD、SEM等技术分析方法,研究了工艺条件对[(Na0.5Bi0.5)0.82(K0.5Bi0.5)0.18]1-xLaxTiO3(x=0 ～ 0.1)无铅压电陶瓷的物相组成、显微结构和压电性能的影响.结果表明:提高合成温度至870 ～ 900℃有利于主晶相的形成;在1 130℃下烧结可得到高致密样品.同时研究了极化工艺条件对材料压电性能的影响:极化温度保持在80 ～ 100℃之间, 极化电场强度为4 MV/m可以得到较好的压电性能.

共沉淀法制备钛酸铋超细粉体

通过共沉淀法制备了钛酸 超细粉体，并研究了其前驱体的晶化过程和粉体的烧结行为．研究结果表明该方法能够明显降低钛酸 的合成温度，在 ６００℃已能得到比表面积为 １２ｍ２／ｇ（粒度约为 １００ｎｍ）无团聚的高纯超细钛酸 粉体．该粉体具有较高的烧结活性，在９５０℃烧结即可致密化．

钛酸铋系化合物的光催化性能研究

采用化学溶液分解法制备了钛酸铋化合物: Bi12TiO20, Bi4Ti3O12和 Bi2Ti2O7, 并采用 XRD 表征了其结构. 用 TEM观察发现其平均粒径>100 nm, UV-Vis 漫反射谱测定显示它们在可见光区均呈现极强的吸收特征. 紫外光照射下甲基橙的光催化降解脱色实验表明, 三种钛酸铋化合物均具有较强的光催化活性, 其中, Bi12TiO20的光催化活性最强, 几乎与 P-25 相同. 钛酸铋化合物光催化性能的不同在于它们具有不同的晶相结构和电子结构.

工艺参数对熔盐法制备钛酸铋粉体影响的研究

研究了工艺参数对熔盐法制备钛酸铋粉体晶粒形貌和尺寸的影响.发现温度、盐的种类和盐的用量能够较显著地影响晶粒的形貌和尺寸.在氯盐中,晶粒尺寸随着温度的升高而逐渐增大,晶粒最终发育为较规则的圆片状,晶粒生长按照Ostwald液相生长机理来进行.在硫酸盐中,晶粒尺寸明显大于相同条件下在氯盐中的尺寸,且晶粒形貌呈不规则片状.当原料与盐的比例<1时,随着盐用量的增加,晶粒尺寸减小,形貌更加不规则.通过调整工艺参数能够控制颗粒的尺寸和形貌,制备具有各向异性生长的钛酸铋片状粉体.

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷研究近期进展

钛酸铋钠(分子式是Bi0.5Na0.5TiO3,简写为BNT)基无铅压电陶瓷性能优良,但与铅基陶瓷相比还有相当的差距,其性能有待进一步提高。从BNT基陶瓷改性、陶瓷新体系以及陶瓷制备技术等多方面,分析了提高BNT基陶瓷性能的原理、途径和方法,指出了发明陶瓷新体系的有关思路,讨论了陶瓷制备技术与陶瓷性能的关系。同时,列举了近期在BNT基陶瓷性能改善研究中的若干新进展和新结果、性能良好的BNT基陶瓷新体系及制备工艺和制备新技术对陶瓷性能的影响,并对今后的相关研究进行了展望。

钛酸铋纳米粉体的水热合成研究

讨论了水热合成条件(原料种类、摩尔配比、反应温度和晶化时间)对水热法制备钛酸铋粉体结构和形貌的影响,以Bi(NO3)3·5H2O和TiCl4为原料,NaOH为矿化剂,在180～230℃和2～12h的水热条件下,制备出Bi4Ti3O12纳米粉体.XRD结果表明它是典型的层状钙钛矿结构.TEM观察表明,Bi4Ti3O12纳米晶是方形片状的,无团聚,晶粒边长分布为80～250nm,平均长度约200nm.

钛酸铋钠-钛酸钡系无铅压电陶瓷的压电性能

研究了(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3系无铅压电陶瓷的介电、压电性能。通过X-射线衍射分析发现,当0.06≤x≤0.10时,该体系陶瓷具有三方、四方相共存的晶体结构,此时材料具有最佳的压电性能。测试x=0.06时陶瓷样品的介电温谱和电滞回线发现在相界附近的陶瓷为弛豫型铁电体,并在加热过程中发生了铁电-反铁电-顺电相的转变。

铁电钛酸铋超微粉及陶瓷的研究

采用类溶胶－凝胶方法制备了铁电Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２超微粉，分别用Ｘ射线衍射、透射电子显微镜、激光散射粒度仪和差热分析仪对其结构、形貌、粒度和相变特性进行了测试分析。结果表明，超微粉形成了正交晶系Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２结构，晶粒尺寸为１０～５０ｎｍ。由微粉制备了Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２陶瓷，其介电常数和损耗角正切分别为ε＝１０５．６和ｔｇδ＝０．０５２（１００Ｈｚ）及ε＝９７．２和ｔｇδ＝０．０００３６（４ＭＨｚ），铁电参数矫顽电场Ｅｃ为２．９１×１０６Ｖ／ｍ，剩余极化强度Ｐｒ为７×１０－３Ｃ／ｍ２。

熔盐法制备片状钛酸铋粉体的研究

采用NaCl-KCl熔盐法制备了生长各向异性的片状Bi4Ti3O12粉体。研究了预烧温度及熔盐含量对粉体形貌及显微结构的影响。结果表明,750℃预烧所得Bi4Ti3O12粉体为单一的钙钛矿型结构,随熔盐含量的增加,Bi4Ti3O12粉粒的尺寸及生长的各向异性程度均有所增大,预烧温度的增加也促进了粉粒的生长,获得明显生长各向异性的钛酸铋粉体的最佳预烧温度为950～1000℃。

钛酸铋系中与铁电性能有关的缺陷及其弛豫研究的进展

本文概括的介绍了近年来我们利用内耗和介电的方法研究铋系铁电材料的一些结果。钛酸铋系铁电体作为一种无铅材料在铁电存储中有着重要的应用,通过对其内部与氧空位有关的力学和电学弛豫行为的测量,并进一步通过对氧空位弛豫及关联行为的研究,揭示了钛酸铋系铁电材料中掺杂、微结构以及铁电性能之间内在的联系。这些结果从微观的角度阐述了影响铁电体剩余极化与铁电疲劳的因素,对于指导并优化现有铁电体的铁电性能有着重要的意义。此外,还报道了对铁电畴、相变等的研究结果,表明力学与介电方法是研究铁电性能及澄清机理的有效手段。

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的组分设计与性能调控研究进展

钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3,BNT)基无铅压电陶瓷是目前研究最多且极具应用前景的钙钛矿(ABO3)型无铅压电材料之一。最近几年,BNT基无铅压电陶瓷仍然是国际压电铁电材料研究的热点之一。从BNT基无铅压电陶瓷A位和/或B位取代、多组元复合、掺杂离子改性以及制备技术改进等方面,综合介绍了2006年以来国内外的研究进展,特别是准同型相界的构建以及组分设计与性能调控的研究进展,并对今后的研究进行了展望。

飞秒脉冲激光沉积Si基α轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜及Ⅰ-Ⅴ特性研究

采用飞秒脉冲激光沉积系统,在Si(111)衬底上制备了a轴和c轴择优取向的Bi4Ti3O12薄膜．X射线衍射(XRD)表明:室温(20℃)下沉积的Bi4Ti3O12／Si(111)薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均直径为20nm．在500℃沉积的Bi4Ti3O12／Si(111)薄膜呈a轴择优取向．测量了薄膜的电滞回线和Ⅰ-Ⅴ特性曲线,并用分布参数电路研究了Bi4Ti3O12薄膜的,Ⅰ-Ⅴ特性曲线和铁电性的关联性．a轴择优取向Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度Pr=15μC／cm2,矫顽力Ec=48kV／cm．

MFS结构钛酸铋薄膜的C-V特性研究

利用sol gel方法在p Si(111)基底上制备钛酸铋薄膜。测量不同退火温度下得到的In/BTO/p Si结构的C V曲线,测量结果表明制备的MFS结构钛酸铋薄膜在合适的制备工艺下可望实现极化型存储。

钛酸铋钠的水热合成与表征

采用水热法合成出(Na1/2Bi1/2)TiO3钙钛矿复合氧化物超细粉料,实验研究确定了最优合成过程参数:矿化剂NaOH浓度为12mol/L前驱体溶液的pH值在12～13范围内、在180℃下反应48h,并制备出单一钙钛矿结构的NBT合成粉料.采用XRD、SEM等分析手段对合成粉体的结构、形貌进行了表征.分析结果表明合成的粉体为纯钙钛矿结构,粉体形貌大体呈现圆球状,颗粒大小比较均匀,直径分布在O.2～1.0μm范围,平均粒径为0.5um左右.与常规固相合成法相比,水热法制备的(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷样品表现出较好的压电性能,其压电性能参数d33达到了82pC/N.

异丙醇助水热法制备钛酸铋粉体的光催化性能

以B(iNO)3·35H2O和T(iSO)42为反应物,用异丙醇助水热法制备了钛酸铋光催化剂,并研究不同水热温度和水热时间对样品光催化活性的影响。用XRD表征了样品的结构,UV-vis漫反射测试显示含有Bi12TiO20的样品的吸收带发生了红移,BET测试表明样品的比表面积远远高于化学溶剂分解法制备的钛酸铋的比表面积。以甲基橙为模拟污染物,评价了样品的光催化性能,发现当水热反应温度为140℃,水热反应时间为2.5h时,样品的光催化活性最高,且超过P25。

前驱物对水热合成钛酸铋纳米粉体的影响

研究了前驱物的浓度、预处理方式和配比对水热法制备钛酸铋粉体结构和形貌的影响。以Bi（NO3）3.5H2O和TiCl4为原料,KOH为矿化剂,在240～260℃水热反应4h,制备出Bi4Ti3O12纳米粉体,借助XRD、TEM、SEM和FTIR分别对粉体的晶相、微观形貌和组成进行表征。结果表明,当前驱物浓度为0.10～0.15mol/L,Ti/Bi摩尔比值为0.75时,可获得单一物相组成的Bi4Ti3O12粉体;用去离子水反复洗涤胶体沉淀前驱物,可防止Cl-1带来的不利影响;实验所得Bi4Ti3O12晶粒是方形片状的,宽度尺寸在30nm左右,长度大于100nm。