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题目:SrTiO3纳米材料的合成与表征及其性能研究

关键词:钛酸盐,水热合成,SrTiO3粉体,纳米线,纳米粒子

  摘要

众所周知,钙钛矿是目前应用最为广泛的矿物之一,作为典型的钙钛矿结构(ABO3)材料的钛酸锶无论在基础研究还是在应用方面一直都受到人们的关注。它的超细粉具有良好的铁电、压电和介电性能,并被广泛应用于中高压电容器、晶界层电容器、氧敏元件和电容-压敏复合功能元件等,除此之外,它还具有良好的催化性能,可制备成陶瓷材料用于水处理和防菌领域,同时也可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶瓷电容器、陶瓷敏感元件等。随着科学技术的飞速发展,高纯、超细、均匀SrTiO3的制备方法研究日益受到重视,目前国内外工业化生产SrTiO3的方法主要有固相烧结法和沉淀法,这些方法操作虽然简单、成本低,但产品纯度低、粒径大且分布宽,成分不易控制,性能不稳定。近年来发展起来的水热法制备SrTiO3纳米粒子,因其制备过程相对简单及产品粒径分布窄而备受人们青睐,文献报道的水热法大多采用高压设备,并且使用易挥发的四氯化钛或者价格昂贵的有机醇钛,不利于实现工业化生产。本论文采用水热法,在强碱性的条件下,使用不同的钛原料和工艺流程制备不同形貌不同尺寸的钛酸锶纳米粉体,并使用一系列表征手段,探讨了反应条件对产物纯度、粒径、比表面积及光催化性能的影响。使用Na2-xHxTi3O7纳米线能够简单地制备超细钛酸锶纳米线,制备的钛酸锶超细纳米粉体的平均粒径在200nm左右;在制备钛酸锶纳米粒子方面使用Na2-xHxTi3O7纳米管能够简单地制备超细钛酸锶纳米粒子;使用纳米二氧化钛可以制备单晶立方体钛酸锶纳米粒子;使用有机钛可以制备球形钛酸锶纳米粒子;此三种方法制备的纳米粒子平均粒径分布在0-80nm之间。用XRD,SEM,TEM,HRTEM,和RAMAN等测试手段对制备的不同形貌的钛酸锶粉体进行了表征。实验结果表明,反应物配比,反应时间和反应温度控制在固定的范围内时能够得到纯的SrTiO3粉体,不同形貌尺寸的纳米粉体在亲疏水性,比表面积,光催化性能等方面都现出不同的性能。