阳极氧化法制备钛酸钡纳米管阵列工艺研究

摘要

本文主要探究了通过阳极氧化法和水热法来制备BaTiO3纳米管阵列的工艺。首先通过阳极氧化法在NH4F电解液中制备出无定型态的TiO2纳米管。然后通过快速热处理将无定型态的TiO2纳米管转化为晶态的TiO2纳米管。最终以晶态的TiO2纳米管为模板通过水热法在Ba(OH)2溶液中制备出纳米管状的BaTiO3。
　　在NH4F电解液中进行阳极氧化时,分别探究了电压、电解液浓度、氧化时间对制备TiO2纳米管的影响。通过SEM和XRD对其形貌和结构进行分析,得知阳极氧化制备TiO2纳米管的最佳工艺:电压10-20V,以15V为宜;电解液浓度为10-40g/L;氧化时间在30min左右比较合适。所制备出的TiO2纳米管为无定型态,纳米管外径为90-110nm,内径为30-40nm,管长约1μm。
　　通过快速热处理可将无定型态的TiO2纳米管转化为晶态的TiO2纳米管。当快速热处理温度为400、500℃时,无定型态TiO2转化为锐钛矿(Anatase);当快速热处理温度为600、700℃时,无定型态TiO2转化为金红石(Rutile)。
　　以经500℃快速热处理的锐钛矿(Anatase)纳米管为模板在Ba(OH)2溶液中进行水热反应。分别探究了水热时间、Ba(OH)2溶液浓度、水热温度以及快速热处理温度对BaTiO3纳米管形成的影响。通过形貌和结构的分析,以及铁电性能的测试,最终探索出水热法制备BaTiO3纳米管的最佳工艺:Ba(OH)2溶液浓度为0.1M,水热温度为200℃,水热时间为3h。此时制备出的BaTiO3纳米管表层覆盖一层粒径约100-400nm的纳米颗粒,颗粒的分散性和均匀性都比较好,且BaTiO3的结晶度比较高。BaTiO3纳米管具有优异的铁电性能,剩余极化强度和矫顽场均随着驱动场强的增大而增大,最大剩余极化强度约为0.5509μC/cm2,最大矫顽场约为19.242kV/cm。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 TiO2纳米管的制备及研究进展

1.3 BaTiO3纳米管的制备工艺

1.4 主要研究内容及意义

第2章 材料设计与研究方法

2.1 实验所用材料及制备过程中所用的主要设备

2.2 实验方案

2.3 材料的结构和形貌分析手段

2.4 材料的铁电性能测试

第3章 阳极氧化制备TiO2纳米管的工艺探索及其表征

3.1 水基电解液

3.2 有机电解液

3.3 本章小结

第4章 水热法制备BaTiO3纳米管的工艺探索及其表征

4.1 以Ba(NO3)2为原料水热法制备BaTiO3纳米管

4.2 以Ba(CH3COO)2为原料水热法制备BaTiO3纳米管

4.3 以Ba(OH)2为原料水热法制备BaTiO3纳米管

4.4 本章小结

第5章 BaTiO3纳米管的铁电性研究

5.1 不同浓度Ba(OH)2溶液水热所得BaTiO3纳米管的铁电性

5.2 不同水热温度、水热时间下所得BaTiO3纳米管的铁电性

5.3 不同浓度Ba(OH)2溶液制备出的BaTiO3纳米管铁电性比较

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢