形貌可控四方相钛酸钡的掺杂及其电场响应性能研究

作     者：吴玉娟 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高玲香

授予年度：2015年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 

主      题：水热法 钛酸锶钡 四方相 电场响应性能 

摘      要：本论文以水热法为基础,通过不同反应原料的选取、相关反应参数的优化,成功合成了三种不同形貌的四方相钛酸锶钡粒子,并初步探讨了其反应机理。在此基础上,分别将三种粒子分散于明胶含水溶液体系中,在有/无电场作用下胶凝得到BST/明胶/甘油复合含水弹性体。研究了不同形貌四方相BST粒子的电场响应性能。具体内容如下：1.采用水热合成法,以钛酸丁酯、硝酸钡、硝酸锶作为反应原料,氢氧化钾作为矿化剂,成功制备了钛酸锶钡晶体。采用Raman、XRD、SEM、IR等测试手段对粒子进行了表征,通过ICP-MS确定了其化学组成。实验结果表明：所得产物属于四方相结构,而且锶源的选择对产物的形貌有很大的影响,化学组成为Ba0.85Sr0.15TiO3。2.以无定形二氧化钛、氢氧化钡、硝酸锶作为反应原料,通过是否选取添加剂进行水热合成制备了两种不同形貌的钛酸锶钡粒子,即核桃状、球状。借助SEM、Raman、IR、XRD等测试手段,对所得产物的形貌和相结构进行了分析,通过ICP-MS确定了其化学组成。研究了(Ba+Sr)/Ti(摩尔比)、Ba/Sr比、反应温度、反应时间、添加剂的添加量对样品形貌及相结构的影响。结果表明：所得产物均属于四方相结构,而且添加剂的引入对形貌的控制起着很大的作用,化学组成都为Ba0.85Sr0.15TiO3。3.应用视频光学接触角测量仪测量了上述所制备的三种不同形貌的粒子亲水性,发现所制备的粒子与水的接触角全部在30±5°的范围内,均具有良好的亲水性。而介电测试的结果表明,四方相的钛酸锶钡粒子的介电常数大于四方相钛酸钡粒子的介电常数,四方相钛酸锶钡粒子的介电常数大于立方相钛酸锶钡粒子的介电常数。4.通过测试钛酸锶钡/甘油/明胶复合弹性体的力学性能,分析了钛酸锶钡粒子对外加电场存在下的响应情况,结果表明：与四方相钛酸钡相比,四方相钛酸锶钡的确具有更强的响应能力,且粒子的表面亲水性、四方相含量、介电性能等都会影响其电场响应性能。