稀土掺杂层状钙钛矿纳米材料的制备与物性研究

发布时间：2017-04-25 01:20

  本文关键词：稀土掺杂层状钙钛矿纳米材料的制备与物性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：科技的发展和进步离不开材料性能的提升,只具备单一功能的材料已经越来越不能满足实际应用的需求,材料科技的发展逐渐朝多功能、低维化方向延伸。层状氧化物材料由于其结构的特殊性使得沿一个结晶轴方向能够同时存在两个以上的结构序参量,从而实现多功能的复合,因此受到越来越多的关注。到目前为止,以铁电和介电复合性能为主的单相复杂层状氧化物材料已得到比较广泛的研究。2009年,毛翔宇、陈小兵、陆亚林等人利用新型晶胞原子层间嵌入方法成功制备了单相磁电复合材料Bi5Fe0.95Co0.5T13O15,在室温以上显示了很好的铁电铁磁响应。这些研宄成果显示了“多参量复合氧化物量子功能材料”,在信息存储器、多功能传感器等电子信息领域以及能量转换材料领域有着巨大的应用潜力。本论文系统研究了稀土和磁性元素共掺杂对层状钙钛矿氧化物多参量复合功能材料的结构与物理性能的影响,深入分析了材料中的缺陷组态以及其作用机理,制备出具有良好铁磁和光催化性能的纳米层状钙钛矿氧化物材料。论文分为五章,具体内容如下：第一章：系统介绍了多参量复合氧化物功能材料的发展概况和已有的研究基础,重点阐述了多参量复合功能材料的物理机制以及光催化原理,分析了层状钙钛矿氧化物材料发展中的主要问题,阐明了本论文的研究内容、研究目标及其意义。第二章：介绍了Co元素掺杂纳米单相Bi5Fe0.95Co0.05Ti3O15氧化物材料的制备方法和物理性质研究结果。分别采用水热法、共沉淀法以及柠檬酸盐燃烧法制备出一系列Bi5Fe0.95Co0.05Ti3O15样品,表征了它们的结构形貌,测量了它们的铁磁性质和光催化性能。研究结果表明不同的制备方法对材料的尺寸与形貌有显著的影响,这为该类材料在不同的应用领域采用合适的制备提供了实验依据。第三章：本章中采用水热法成功制备出Eu和Co共掺Bi5-xEucFe0.95Co0.05Ti3O15纳米花球,研究表明该材料具有良好的常温铁磁性能,同时在紫外以及可见光波段展现出很好的光化学活性,分析指出上述性能的提高是由于Eu的掺杂导致的。这种材料可以有效的用于污染水的高效处理,同时可在常温下进行磁性回收,避免材料对水体造成二次污染。第四章：深入研究了稀土元素Er和磁性元素Co共掺的陶瓷材料Bi4.5Er0.5Fe0.9Co0.1Ti3O15中缺陷和性能的关系。实验发现随着烧结温度的升高,材料的结晶性能明显得到改善,晶粒增大、缺陷减少,材料的铁磁性能不断提升。这可能源自于钉扎效应的减弱。当烧结温度超过800℃铁电性能突然降低,正电子湮灭实验表明这可能与相关缺陷浓度的大幅度降低有内在关联。这个研究结果为Bi5Fe0.95Co0.05Ti3O15陶瓷材料的多铁性能调控提供了有效制备途径。第五章：对全文进行了总结,并分析了存在的不足,指明了下一步的改进方向。
【关键词】：钙钛矿 纳米材料 铁磁性能 铁电性能 光催化性能
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-28
• 1.1 引言11-12
• 1.2 可实现参量复合的层状氧化物材料12-14
• 1.2.1 简介12-13
• 1.2.2 前期研究基础13-14
• 1.3 材料的性能及原理14-20
• 1.3.1 光催化剂简介14-15
• 1.3.2 光催化原理15-17
• 1.3.3 材料的铁磁性能17-19
• 1.3.4 材料的铁电性能19-20
• 1.4 本论文研究内容及意义20-22
• 参考文献22-28
• 第2章 纳米Bi_5Fe_(0.95)Co_(0.05)Ti_3O_(15)的制备方法探究28-39
• 2.1 引言28-29
• 2.2 样品的制备与表征29-30
• 2.2.1 样品的制备29-30
• 2.2.2 样品的表征30
• 2.3 实验结果与分析30-35
• 2.3.1 材料的结构及形貌30-33
• 2.3.2 材料的性能测试33-35
• 2.4 本章小结35-37
• 参考文献37-39
• 第3章 A/B位共掺杂的Bi_(5-x)Eu_xFe_(0.95)Co_(0.05)Ti_3O_(15)纳米花球的制备与性能研究39-50
• 3.1 引言39-40
• 3.2 样品的制备与表征40-41
• 3.2.1 水热法制备纳米颗粒40
• 3.2.2 样品表征40-41
• 3.3 实验结果与讨论41-47
• 3.3.1 晶体结构41-43
• 3.3.2 光催化性能43-45
• 3.3.3 磁性回收45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 参考文献48-50
• 第4章 A/B位共掺Bi_(4.5)Er_(0.5)Fe_(0.9)Co_(0.1)Ti_3O_(15)陶瓷性能和缺陷研究50-62
• 4.1 引言50-51
• 4.2 样品的制备与表征51-52
• 4.2.1 共沉淀法制备样品51-52
• 4.2.2 样品表征52
• 4.3 实验结果与讨论52-58
• 4.3.1 晶体结构52-54
• 4.3.2 性能测试54-56
• 4.3.3 材料缺陷与性能研究56-58
• 4.4 本章小结58-60
• 参考文献60-62
• 第5章 总结与展望62-64
• 5.1 全文总结62-63
• 5.2 未来工作展望63-64
• 致谢64-65
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果65

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本文编号：325342