铌基低维结构氧化物的制备及其光电性质和应用研究
发布时间：2024-06-11 03:08
科技产品的革新推动了时代的进步,却衍生出器件、能源和环境三者之间的关联与矛盾,解决这一问题的核心是研发性能优异的新兴多功能环保材料。其中铌基材料得到了特别关注,作为典型代表,铌基铁电材料、铌基层状材料和铌基储能材料,三者相互联系,并展现出巨大的多功能应用前景。铌基铁电材料可用来研发速度更快的铁电存储器,并有望取代现阶段常用的含有毒铅元素的铅基压电材料。铌基层状材料由于其独特的层状结构,可用来研发高效的吸附-光降解催化剂,从而解决环境污染问题。铌基储能材料具有本征的储锂优势,可用来研发高倍率长寿命的动力电池。目前铌基材料的这些相关研究较少,并留有诸多难题亟待解决。基于此,本论文开展的研究工作和创新点主要包括以下几点:(1)采用改性的溶胶凝胶法成功制备了高质量的无铅压电K0.5Na0.5Nb1-xMnxO3-δ(KNNMx)薄膜。系统探究了锰元素掺杂对KNNMx薄膜的晶体结构、形貌、晶格振动、光学和电学性质等的影响。研究结果表明,掺杂的锰元素的价态由2+价升高到3+价,并替代Nb<...
【文章页数】：179 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 铌基半导体材料概述
1.2.1 铌基铁电材料
1.2.2 铌基层状材料
1.2.3 铌基储能材料
1.3 铌基氧化物材料的制备技术简介
1.3.1 溶胶凝胶法制备薄膜
1.3.2 水热溶剂热法制备铌基纳米粉体
1.4 铌基氧化物材料的表征手段
1.4.1 结构和形貌表征
1.4.2 光谱性质表征
1.4.3 电学性质表征
1.4.4 相关应用测试
1.5 本论文研究的内容和意义
参考文献
第二章 K0.5Na0.5Nb1-xMnxO3-δ无铅铁电薄膜的制备及其光电性质研究
2.1 引言
2.2 锰掺杂的KNN薄膜的制备方法
2.3 KNNMx薄膜的晶体结构及表面形貌分析
2.4 锰元素掺杂对KNN薄膜晶格振动的影响
2.5 KNNMx薄膜的电学性质研究
2.5.1 锰元素掺杂对KNN薄膜铁电性质的影响
2.5.2 探索KNNMx薄膜铁电增强机制
2.5.3 KNNMx薄膜铁电畴行为研究
2.6 KNNMx薄膜椭圆偏振光谱分析
2.7 本章小结
参考文献
第三章 层状K4Nb6O17薄膜和纳米粉体的制备及其光电性质和储能应用研究
3.1 引言
3.2 K4Nb6O17纳米晶薄膜的制备及其光学和电学性质研究
3.2.1 K4Nb6O17薄膜的制备方法
3.2.2 K4Nb6O17薄膜的晶体结构和表面形貌
3.2.3 K4Nb6O17薄膜的电学性质
3.2.4 K4Nb6O17薄膜的透射光谱
3.2.5 K4Nb6O17薄膜的椭圆偏振光谱
3.2.6 K4Nb6O17理论计算分析
3.3 K4Nb6O17纳米粉体的制备及其光催化和潜在储能应用研究
3.3.1 K4Nb6O17纳米粉体的制备方法
3.3.2 K4Nb6O17纳米粉体的晶体结构和形貌分析
3.3.3 K4Nb6O17纳米粉体的比表面、热稳定性和电学性质
3.3.4 K4Nb6O17纳米粉体的光催化活性研究
3.3.5 光催化动力学机制探索
3.3.6 光电流和光解水制氢活性研究
3.3.7 K4Nb6O17纳米粉体的储能应用研究
3.4 K4Nb6O17薄膜和纳米薄片化学态对比
3.5 K4Nb6O17薄膜和纳米薄片的晶格振动对比
3.6 本章小结
参考文献
第四章 层状KNb3O8纳米薄片的制备改性及其光催化和储能应用研究
4.1 引言
4.2 可控的介层空间效应对KNb3O8纳米薄片的吸附-光催化影响
4.2.1 KNb3O8纳米薄片的制备方法
4.2.2 KNb3O8纳米薄片的物性分析
4.2.3 KNb3O8纳米薄片的吸附-光催化性能研究
4.2.4 KNb3O8纳米薄片的光催化动力学机制探索
4.2.5 KNb3O8理论计算分析
4.3 KNb3O8纳米薄片及其碳改性复合物的储能应用研究
4.3.1 碳改性的KNb3O8纳米薄片的制备方法
4.3.2 碳改性的KNb3O8纳米薄片的物性分析
4.3.3 KNb3O8纳米薄片及其碳改性复合物的锂离子电池应用
4.4 本章小结
参考文献
第五章 T-Nb2O5及其石墨烯改性材料的储能应用研究
5.1 引言
5.2 T-Nb2O5及其石墨烯改性复合物的制备方法
5.3 T-Nb2O5及其石墨烯改性复合物的物性分析
5.3.1 合成机制、晶体结构及含碳量分析
5.3.2 比表面及化学态分析
5.3.3 表面形貌及微结构分析
5.4 T-Nb2O5及其石墨烯改性复合物的储能应用研究
5.5 动力学机制解释及混合型超级电容器应用研究
5.6 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
附录Ⅰ 图表清单
附录Ⅱ 攻读博士学位期间的科研成果
附录Ⅲ 致谢
本文编号：3992310
【文章页数】：179 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 铌基半导体材料概述
1.2.1 铌基铁电材料
1.2.2 铌基层状材料
1.2.3 铌基储能材料
1.3 铌基氧化物材料的制备技术简介
1.3.1 溶胶凝胶法制备薄膜
1.3.2 水热溶剂热法制备铌基纳米粉体
1.4 铌基氧化物材料的表征手段
1.4.1 结构和形貌表征
1.4.2 光谱性质表征
1.4.3 电学性质表征
1.4.4 相关应用测试
1.5 本论文研究的内容和意义
参考文献
第二章 K0.5Na0.5Nb1-xMnxO3-δ无铅铁电薄膜的制备及其光电性质研究
2.1 引言
2.2 锰掺杂的KNN薄膜的制备方法
2.3 KNNMx薄膜的晶体结构及表面形貌分析
2.4 锰元素掺杂对KNN薄膜晶格振动的影响
2.5 KNNMx薄膜的电学性质研究
2.5.1 锰元素掺杂对KNN薄膜铁电性质的影响
2.5.2 探索KNNMx薄膜铁电增强机制
2.5.3 KNNMx薄膜铁电畴行为研究
2.6 KNNMx薄膜椭圆偏振光谱分析
2.7 本章小结
参考文献
第三章 层状K4Nb6O17薄膜和纳米粉体的制备及其光电性质和储能应用研究
3.1 引言
3.2 K4Nb6O17纳米晶薄膜的制备及其光学和电学性质研究
3.2.1 K4Nb6O17薄膜的制备方法
3.2.2 K4Nb6O17薄膜的晶体结构和表面形貌
3.2.3 K4Nb6O17薄膜的电学性质
3.2.4 K4Nb6O17薄膜的透射光谱
3.2.5 K4Nb6O17薄膜的椭圆偏振光谱
3.2.6 K4Nb6O17理论计算分析
3.3 K4Nb6O17纳米粉体的制备及其光催化和潜在储能应用研究
3.3.1 K4Nb6O17纳米粉体的制备方法
3.3.2 K4Nb6O17纳米粉体的晶体结构和形貌分析
3.3.3 K4Nb6O17纳米粉体的比表面、热稳定性和电学性质
3.3.4 K4Nb6O17纳米粉体的光催化活性研究
3.3.5 光催化动力学机制探索
3.3.6 光电流和光解水制氢活性研究
3.3.7 K4Nb6O17纳米粉体的储能应用研究
3.4 K4Nb6O17薄膜和纳米薄片化学态对比
3.5 K4Nb6O17薄膜和纳米薄片的晶格振动对比
3.6 本章小结
参考文献
第四章 层状KNb3O8纳米薄片的制备改性及其光催化和储能应用研究
4.1 引言
4.2 可控的介层空间效应对KNb3O8纳米薄片的吸附-光催化影响
4.2.1 KNb3O8纳米薄片的制备方法
4.2.2 KNb3O8纳米薄片的物性分析
4.2.3 KNb3O8纳米薄片的吸附-光催化性能研究
4.2.4 KNb3O8纳米薄片的光催化动力学机制探索
4.2.5 KNb3O8理论计算分析
4.3 KNb3O8纳米薄片及其碳改性复合物的储能应用研究
4.3.1 碳改性的KNb3O8纳米薄片的制备方法
4.3.2 碳改性的KNb3O8纳米薄片的物性分析
4.3.3 KNb3O8纳米薄片及其碳改性复合物的锂离子电池应用
4.4 本章小结
参考文献
第五章 T-Nb2O5及其石墨烯改性材料的储能应用研究
5.1 引言
5.2 T-Nb2O5及其石墨烯改性复合物的制备方法
5.3 T-Nb2O5及其石墨烯改性复合物的物性分析
5.3.1 合成机制、晶体结构及含碳量分析
5.3.2 比表面及化学态分析
5.3.3 表面形貌及微结构分析
5.4 T-Nb2O5及其石墨烯改性复合物的储能应用研究
5.5 动力学机制解释及混合型超级电容器应用研究
5.6 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
附录Ⅰ 图表清单
附录Ⅱ 攻读博士学位期间的科研成果
附录Ⅲ 致谢
本文编号：3992310
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