多孔钛酸锶钡的制备及碳负载应用研究

发布时间：2017-08-31 09:21

  本文关键词：多孔钛酸锶钡的制备及碳负载应用研究

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【摘要】：本文通过直接沉淀法制备钛酸锶钡(Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3)粉体并以其为芯,利用溶胶凝胶法在其上包覆一层多孔Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3制成多孔钛酸锶钡(p-BST)粉体,利用水热法将使用氧化还原法制备的石墨烯量子点(GQDs)作为碳材料负载到p-BST粉体表面上,获得了GQDs@p-BST粉体。选用溶液浇铸法依次合成了GQDs@p-BST/PVDF和p-BST/PVDF两种复合材料,系统研究了两种复合材料介电性能与p-BST添加量的关系,利用先进测量手段对粉体和复合材料进行相态分析、形貌表征以及电性能测试,并探讨了GQDs的引入对BST/PVDF复合材料储能密度的影响机理。利用直接沉淀法制备了颗粒尺寸为60nm的实芯Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3粉体,研究了溶胶凝胶法制备p-BST粉体的影响因素,确定了制备颗粒直径120nm左右,孔直径25nm左右的p-BST粉体的较优工艺条件,即反应温度为85℃,pH为7和陈化时间为36 h。研究了水热法制备GQDs@p-BST粉体过程中溶剂对GQDs负载均匀性的影响,当选择氢氧化钠溶液作为溶剂时,GQDs在p-BST粉体表面能够负载均匀,成功合成负载0.1 wt%GQDs的GQDs@p-BST颗粒。系统研究了GQDs@p-BST的添加量对GQDs@p-BST/PVDF复合材料介电性能的影响,进而获得对储储能密度的影响,随着GQDs@p-BST的含量从0 vol%增加到10 vol%,GQDs@p-BST/PVDF复合材料的储能密度先上升后下降,当GQDs@p-BST粉体的含量为7vol%时,GQDs@p-BST/PVDF复合材料的储能密度达到最大值7.9J/cm3,是未负载GQDs的p-BST/PVDF复合材料储能密度的两倍,GQDs的引入提高了p-BST/PVDF复合材料的储能密度。复合材料的介频谱研究说明,由于GQDs良好的载流子迁移率增加了GQDs@p-BST/PVDF复合材料的界面极化,提高了复合材料的介电常数。FTIR和XRD结果也表明,GQDs的引入,可使PVDF生成有利于增加击穿场强和介电常数的γ晶型,原因是GQDs中的-C=O和PVDF基质中的-CF基团的相互作用影响了PVDF结晶过程中分子链的移动,导致γ晶型PVDF的形成,进而提高了材料整体的储能密度。
【关键词】：多孔钛酸锶钡 石墨烯量子点 BST/PVDF复合材料 储能密度
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.35;TB332
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 文献综述14-22
• 1.1 引言14
• 1.2 研究背景14-15
• 1.3 BaSrTiO_3/PVDF复合材料15-19
• 1.3.1 复合材料简介15-16
• 1.3.2 PVDF简介16
• 1.3.3 BaSrTiO_3简介16-17
• 1.3.4 BaSrTiO_3的制备方法17-18
• 1.3.5 多孔BaSrTiO_3简介18
• 1.3.6 多孔 BaSrTiO_3的制备方法18-19
• 1.4 碳材料19-21
• 1.4.1 石墨烯量子点简介20
• 1.4.2 石墨烯量子点的制备方法20-21
• 1.4.3 负载石墨烯量子点的方法21
• 1.5 研究目的和研究意义21-22
• 第二章 实验内容和实验方案22-30
• 2.1 引言22
• 2.2 实验内容及实验目标22-23
• 2.3 实验原料和实验设备23-24
• 2.4 实验方案24-27
• 2.4.1 实芯Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3的制备24-25
• 2.4.2 多孔Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3的制备25-26
• 2.4.3 石墨烯量子点的制备26-27
• 2.4.4 石墨烯量子点在多孔Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3上的负载27
• 2.4.5 BST/PVDF复合材料的制备27
• 2.5 测试与表征27-30
• 2.5.1 粉体和复合材料的物性表征27-28
• 2.5.2 复合材料介电性能测试28-30
• 第三章 多孔Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3颗粒的制备研究30-46
• 3.1 引言30
• 3.2 实芯Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3颗粒的制备30-31
• 3.3 制备多孔Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3的过程优化31-44
• 3.3.1 反应温度的影响33-37
• 3.3.2 pH的影响37-41
• 3.3.3 陈化时间的影响41-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第四章 石墨烯量子点在多孔Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3粉体上的负载46-56
• 4.1 引言46
• 4.2 石墨烯量子点的制备46-51
• 4.2.1 制备过程溶剂的选择47-50
• 4.2.2 GQDs的紫外光谱50-51
• 4.3 石墨烯量子点在多孔Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3上的负载51-54
• 4.3.1 水热时间对均匀性的影响51-53
• 4.3.2 GQDs@p-BST粉体物相表征53-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第五章 GQDs@p-BST/PVDF复合材料性能研究56-66
• 5.1 引言56
• 5.2 p-BST/PVDF复合材料的制备及性能56-58
• 5.2.1 介电常数56-57
• 5.2.2 击穿场强57-58
• 5.3 GQDs@p-BST/PVDF复合材料的制备及性能58-64
• 5.3.1 介电常数59-60
• 5.3.2 击穿场强60
• 5.3.3 储能密度60-62
• 5.3.4 储能密度提高机理的探究62-64
• 5.4 本章小结64-66
• 第六章 结论66-68
• 参考文献68-72
• 研究成果及发表的学术论文72-74
• 致谢74-76
• 作者和导师简介76-78
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书78-79

【参考文献】

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本文编号：764753