濕化學方法制備單分散鐵電氧化物納米晶.pdf

1、納米有序結構材料是當今納米材料領域中的研究熱點之一。復合氧化物鐵電納米晶由于其自身優異的鐵電性能和晶粒內部結構特點，成為自組裝制備新一代超高密度鐵電存儲器極具潛力的結構單元。因此，高質量的復合氧化物鐵電納米晶的制備受到了人們極大的關注。
　　 本文在總結和概括了用于鐵電納米晶制備的濕化學方法的原理及其研究進展的基礎上，選擇了自燃燒法，氣相鼓泡sol-gel法對具有鈣鈦礦結構的鋯鈦酸鉛(PZT)和鈦酸鉛(PT)鐵電納米晶的制備進行

2、了研究，其主要研究內容包括：
　　 一、鋯鈦酸鉛(PZT)納米晶的自燃燒法合成與制備采用sol-gel自燃燒法和微波場誘發自燃燒法制備了PZT鐵電納米晶，分別研究了(1)前軀體制備過程中，影響目標產物組分均勻性的因素，例如檸檬酸的引入量，溶液的pH值等；(2)影響自燃燒體系溫度及自燃燒持續時間的因素；(3)前軀體制備方式及自燃燒誘發方式對自燃燒過程及產物的影響。
　　 二、鈦酸鉛(PT)納米晶的氣相鼓泡Sol-Gel法制

3、備分別研究了(1)Pb-Ti復合醇鹽制備過程中的影響因素；(2)鼓泡過程中制備分散性PT膠粒的影響因素；(3)醇熱處理對PT膠粒的影響；(4)醇熱處理對PT膠粒晶化的影響。
　　 主要研究結論：
　　 一、利用自燃燒法制備PZT鐵電納米晶時，在燃燒前軀體制備過程中，金屬離子的絡合程度決定了自燃燒產物中組分的均勻性，其中影響金屬離子絡合程度的兩個關鍵因素即為溶液的pH值和檸檬酸的引入量，實驗結果顯示，當pH=7，C/M=1

4、.5時能基本實現金屬離子的絡合。對自燃燒過程而言，影響體系溫度及燃燒持續時間的兩個關鍵因素為檸檬酸的引入量(C/M)和氧化劑的引入量(Q)，通過對C/M和Q的調節，可實現對反應溫度及反應時間的控制，實驗結果表明，當C/M=1.5，Q=90％時，自燃燒產物中除了微量焦綠石相存在外其它組分都為鈣鈦礦結構的PZT，對該自燃燒產物施以10min碘鎢燈光輻照處理，可得到純相的平均粒徑為40.6nm的PZT納米晶。通過引入冷凍干燥技術、微波場誘發技

5、術，對傳統的自燃燒前軀體干燥、誘發方式進行了改進，提出了利用微波場誘發自燃燒法制備PZT鐵電納米晶的新工藝，并在C/M=2，Q=75％的條件下，于十秒鐘內一步合成了平均粒徑為38.9nm，標準偏差為16.66％的PZT納米晶，較sol-gel自燃燒法產物相比前者的粒徑分布更窄，分散性更好。
　　 二、采用氣相控制Sol-Gel法制備PT鐵電納米晶時，將原料Ti(OC4H9)4，Pb(AC)2溶于90℃正丁醇中回流處理12h，能夠

6、實現復合醇鹽的完全制備。通過N2載入的方式向70℃復合醇鹽異丙醇，正丁醇混合溶液中帶入氨水，并在表面表面活性劑存在的條件下，可制得分散性較好的膠粒懸浮體系。膠粒的醇熱處理可實現膠粒粒徑的收縮，并且醇熱溫度越高膠粒收縮率越大，實驗結果顯示，經180℃醇熱處理12h膠粒的收縮率較160℃醇熱處理12h膠粒的收縮率提高了約30％。膠粒的醇熱處理有助于產物的晶化，實驗結果表明，經180℃醇熱處理12h的PT膠粒產物在800℃溫度下快速退火處理5