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本文的研究内容包括两部分:一部分是采用电化学法和水热反应相结合的方法合成BaTiO3纳米管;另一部分是采用溶胶-凝胶法制备(Ba09Ca0.1)(Zr0.15Ti0.85)O3陶瓷。本文研究了钛酸钡纳米管和Ca、Zr掺杂钛酸钡陶瓷的制备工艺、微观结构、电学性能和光催化性能,并对实验结果进行了合理的解释。 第一部分中,先采用电化学法通过控制阳极氧化参数在含有氟化铵(NH4F)和乙二醇的电解液中制备了一系列二氧化钛纳米管阵列(TiNTs)。TiO2纳米管的表面形貌随着延长氧化时间和增大氧化电压而更加规则和平整;纳米管的内径范围分布在50-100nm之间,管长从几微米增至十几微米;但是氧化时间过长,纳米管的管状形貌会被破坏。同时还研究了不同实验条件下制备的TiNTs在紫外光照射下降解中性甲基橙溶液的速率。 水热反应中,以前驱体TiNTs为模板和反应物,综合考虑水热时间、水热温度等水热参数和退火处理对BaTiO3纳米管生长的影响。结果显示:随着水热时间的延长和水热温度的升高,二氧化钛向钛酸钡的转化越完全,生成的钛酸钡纳米管的结晶性能越好,管的内径变小,管壁变厚。 利用SEM、XRD、TF Analyzer2000和紫外光照射降解中性甲基橙溶液研究了BaTiO3纳米管的微结构、电学性能和光催化性能。SEM测试结果显示纳米管的内径分布在70nm-100nm之间,管的长度范围为1μm-12μm;XRD的表征结果表明预制备的BaTiO3纳米管为立方相结构,并且衍射峰强度随着退火温度的升高而增强;TF Analyzer2000测试出了BaTiO3纳米管的电滞回线。甲基橙溶液的降解曲线显示了适当比例的BaTiO3/TiO2异质结构纳米管的光催化性能比纯的TiO2纳米管阵列更好。 第二部分采用溶胶-凝胶法在较低的烧结温度(1290℃)下制备出了(Ba09Ca0.1)(Zr0.15Ti0.85)O3陶瓷。利用SEM、XRD、热重差式分析仪和TF Analyzer2000分析了陶瓷的表面形貌、晶体结构、反应过程和电学性能。SEM测试结果表明BCT-BZT陶瓷晶粒的致密度高,而且分布均匀。XRD的表征结果显示BCT-BZT的粉体和陶瓷均为典型的钙钛矿结构,根据谢乐公式得到粉体的晶粒尺寸大约是32nm。此外,利用TF Analyzer2000铁电分析仪在室温下测得该陶瓷的介电常数高达6134,居里温度在95℃左右,压电系数d33达到263 pm/V。利用此方法制备的BCT-BZT陶瓷具有良好的压电性能,而且烧结温度比固相反应法降低了200℃左右,生产成本低,有利于该陶瓷的大规模生产。