BiFeO 3 基复相陶瓷铁电极化调控及储能应用研究
发布时间：2023-11-10 18:20
虽然电介质电容器具有充放电速度快和较好的稳定性,但它的储能密度比较小,导致在储能方面的应用受到限制,因此制备出高储能密度的电介质电容器吸引了研究人员的注意。铁酸铋(Bi Fe O3)是一种在理论上具有高自发极化值的ABO3型钙钛矿多铁材料,但Bi Fe O3主要存在两个缺点:首先在烧结过程中,Bi2O3的挥发导致Bi Fe O3内部氧空位浓度升高;其次由于Bi Fe O3的形成能较小,不易合成,因此限制Bi Fe O3陶瓷在储能方面的应用。针对上述两个问题,本论文通过采用掺杂改性方式调节Bi Fe O3的极化行为,提高其饱和极化强度,其次在Bi Fe O3中加入纳米Ba Ti O3以提高其储能密度。利用第一性原理计算,分析Bi Fe O3和Ba Ti O3的电子结构及储能机理。在Bi Fe O3的A位中加...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的背景和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究背景和意义
1.2 铁酸铋(BiFeO3)基材料性能优化
1.2.1 A位与B位掺杂
1.2.2 A/B位共掺杂
1.2.3 与其他钙钛矿结构陶瓷形成固溶体或复合陶瓷
1.3 铁酸铋(BiFeO3)基材料储能特性
1.3.1 储能原理
1.3.2 介电性
1.3.3 铁酸铋(BiFeO3)基材料储能研究现状
1.4 钙钛矿铁电体的第一性原理计算
1.4.1 纯钙钛矿的第一性原理计算
1.4.2 掺杂钙钛矿的第一性原理计算
1.5 本论文的主要研究内容
第2章 试验材料与研究方法
2.1 试验材料及陶瓷制备
2.1.1 试验材料
2.1.2 陶瓷的制备工艺
2.2 陶瓷样品结构与性能分析
2.2.1 X射线衍射(XRD)分析
2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
2.2.3 铁电性能测试
2.2.4 介电性能测试
2.2.5 阻抗谱测试分析
2.3 第一性原理计算
第3章 铁酸铋基陶瓷的结构与性能研究
3.1 Bi0.9-x Nd0.1Smx(Fe0.99Ru0.01)O3陶瓷的微观结构与铁电性能
3.1.1 Bi0.9-x Nd0.1Smx(Fe0.99Ru0.01)O3陶瓷的相结构
3.1.2 Bi0.9-x Nd0.1Smx(Fe0.99Ru0.01)O3陶瓷的微观结构
3.1.3 Bi0.9-x Nd0.1Smx(Fe0.99Ru0.01)O3陶瓷的铁电性能
3.2 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3- x BaTiO3陶瓷的微观结构
3.2.1 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3- x BaTiO3陶瓷的相结构
3.2.2 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3-xBaTiO3陶瓷的微观结构
3.3 本章小结
第4章 铁酸铋基陶瓷的电学性能及储能特性
4.1 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3-xBaTiO3陶瓷的电学性能
4.1.1 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3-xBaTiO3陶瓷的阻抗分析
4.1.2 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3-xBaTiO3陶瓷的铁电性能
4.1.3 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3-xBaTiO3陶瓷的介电性能
4.2 0.5Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3–0.5BaTiO3陶瓷的储能性能
4.3 本章小结
第5章 铁酸铋基陶瓷的第一性原理计算
5.1 BaTiO3晶体的本征结构和电子结构
5.1.1 BaTiO3晶体收敛性测试
5.1.2 BaTiO3晶体的能带结构与态密度
5.2 BiFeO3晶体的本征结构和电子结构
5.2.1 BiFeO3晶体的收敛性测试
5.2.2 BiFeO3晶体的能带结构与态密度
5.3 晶胞形成能的计算
5.3.1 BiFeO3晶体的形成能
5.3.2 BaTiO3晶体的形成能
5.4 纳米BaTiO3含量对BiFeO3-BaTiO3的影响
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3862080
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的背景和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究背景和意义
1.2 铁酸铋(BiFeO3)基材料性能优化
1.2.1 A位与B位掺杂
1.2.2 A/B位共掺杂
1.2.3 与其他钙钛矿结构陶瓷形成固溶体或复合陶瓷
1.3 铁酸铋(BiFeO3)基材料储能特性
1.3.1 储能原理
1.3.2 介电性
1.3.3 铁酸铋(BiFeO3)基材料储能研究现状
1.4 钙钛矿铁电体的第一性原理计算
1.4.1 纯钙钛矿的第一性原理计算
1.4.2 掺杂钙钛矿的第一性原理计算
1.5 本论文的主要研究内容
第2章 试验材料与研究方法
2.1 试验材料及陶瓷制备
2.1.1 试验材料
2.1.2 陶瓷的制备工艺
2.2 陶瓷样品结构与性能分析
2.2.1 X射线衍射(XRD)分析
2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
2.2.3 铁电性能测试
2.2.4 介电性能测试
2.2.5 阻抗谱测试分析
2.3 第一性原理计算
第3章 铁酸铋基陶瓷的结构与性能研究
3.1 Bi0.9-x Nd0.1Smx(Fe0.99Ru0.01)O3陶瓷的微观结构与铁电性能
3.1.1 Bi0.9-x Nd0.1Smx(Fe0.99Ru0.01)O3陶瓷的相结构
3.1.2 Bi0.9-x Nd0.1Smx(Fe0.99Ru0.01)O3陶瓷的微观结构
3.1.3 Bi0.9-x Nd0.1Smx(Fe0.99Ru0.01)O3陶瓷的铁电性能
3.2 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3- x BaTiO3陶瓷的微观结构
3.2.1 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3- x BaTiO3陶瓷的相结构
3.2.2 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3-xBaTiO3陶瓷的微观结构
3.3 本章小结
第4章 铁酸铋基陶瓷的电学性能及储能特性
4.1 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3-xBaTiO3陶瓷的电学性能
4.1.1 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3-xBaTiO3陶瓷的阻抗分析
4.1.2 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3-xBaTiO3陶瓷的铁电性能
4.1.3 (1-x)Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3-xBaTiO3陶瓷的介电性能
4.2 0.5Bi0.88Nd0.1Sm0.02FeO3–0.5BaTiO3陶瓷的储能性能
4.3 本章小结
第5章 铁酸铋基陶瓷的第一性原理计算
5.1 BaTiO3晶体的本征结构和电子结构
5.1.1 BaTiO3晶体收敛性测试
5.1.2 BaTiO3晶体的能带结构与态密度
5.2 BiFeO3晶体的本征结构和电子结构
5.2.1 BiFeO3晶体的收敛性测试
5.2.2 BiFeO3晶体的能带结构与态密度
5.3 晶胞形成能的计算
5.3.1 BiFeO3晶体的形成能
5.3.2 BaTiO3晶体的形成能
5.4 纳米BaTiO3含量对BiFeO3-BaTiO3的影响
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3862080
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