检索结果-南通市图书馆

作者：陈大凯重庆科技学院

学位级别：硕士

电介质电容器作为重要的储能器件,具有功率密度高(～10 W/kg)、充放电速度快(0)陶瓷具有赝立方钙钛矿结构;随x增加,陶瓷的晶粒逐渐转变为方块状且晶粒尺寸先减小后增大;(1-x)NN-x BMW(x=0.1)陶瓷表现出较高的储能密度(W=5.49 J/cm,W=2.0... 详细信息

电介质电容器作为重要的储能器件,具有功率密度高(～10 W/kg)、充放电速度快(300 k V/cm)限制了储能性能的进一步提升。为此,本文综合运用“引入弛豫行为+降低烧结温度”的思路,探究了(1-x)Na Nb O-x Bi(MgW)O((1-x)NN-x BMW)、NaBiNb O和0.8Na Nb O-0.2SrBiTi O(0.8NN-0.2SBT)三种Na Nb O基体系的一步冷烧结、冷烧结辅助退火工艺,系统研究了组成、制备工艺与其储能性能的关系,在此基础上实现了Na Nb O基陶瓷储能性能的优化。取得的主要结果如下:(1)(1-x)NN-x BMW陶瓷的冷烧结制备及其储能性能优化采用传统固相反应法制备了(1-x)NN-x BMW陶瓷,探究了BMW量对其微结构和储能性能的影响,结果表明:(1-x)NN-x BMW(x>0)陶瓷具有赝立方钙钛矿结构;随x增加,陶瓷的晶粒逐渐转变为方块状且晶粒尺寸先减小后增大;(1-x)NN-x BMW(x=0.1)陶瓷表现出较高的储能密度(W=5.49 J/cm,W=2.025 J/cm)且具有较好的频率稳定性,但其储能效率较低(η=36.88%)。研究了一步冷烧结工艺的温度、保温时间对0.9NN-0.1BMW陶瓷成型效果及致密性的影响,最终采用冷烧结辅助退火的方式使其实现了致密化,在退火温度为1050℃时制备的陶瓷相对密度最高(98.81%)。冷烧结辅助退火制备的0.9NN-0.1BMW陶瓷为赝立方结构;随退火温度升高,陶瓷的晶粒尺寸逐渐增大且变得更为均匀,退火温度为1000℃时制备的0.9NN-0.1BMW陶瓷具有相对适中的介电常数(926)和较低介电损耗(0.04),表现出最佳的储能性能(W=2.59 J/cm、η=76.45%)和较好的频率稳定性。与传统固相法制备的0.9NN-0.1BMW陶瓷相比,采用冷烧结辅助退火的方式制备的0.9NN-0.1BMW陶瓷的可回收储能密度提升了28%,储能效率提升了一倍左右,这主要归因于击穿场强的提高、剩余极化强度和介电损耗的降低。(2)NaBiNb O陶瓷的冷烧结制备及其储能性能优化研究了冷烧结工艺条件(温度、保温时间、单轴压力、液相种类)对NaBiNb O陶瓷成型效果及致密性的影响,最终采用冷烧结辅助退火的方式实现其致密化,其相对密度在88%左右。冷烧结辅助退火制备的NaBiNb O陶瓷具有单一赝立方结构;随退火温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大;NaBiNb O陶瓷表现出明显的弛豫行为,且弛豫性随退火温度升高而逐渐减低;退火温度为850℃时制备的NaBiNb O陶瓷表现出较好的绝缘性、较好的储能性能(W=1.78 J/cm,W=3.14 J/cm,η=56.70%)和较好的频率稳定性,其储能性能较好主要是因为其具有相对较高的击穿场强(270 k V/cm)。(3)0.8NN-0.2SBT陶瓷的冷烧结制备及其储能性能优化研究了冷烧结工艺条件(温度、保温时间、单轴压力、液相种类)对0.8NN-0.2SBT陶瓷成型效果及致密性的影响,最终采用冷烧结辅助退火的方式成功制备了0.8NN-0.2SBT陶瓷。在退火温度为800℃时制备的0.8NN-0.2SBT陶瓷具有较高的相对密度(93.1%)。冷烧结辅助退火制备的0.8NN-0.2SBT陶瓷具有单一赝立方结构;在较低的退火温度(800℃和850℃)下制备的陶瓷样品的晶粒尺寸不均匀,大的晶粒呈块状且聚集为长条状;在较高的退火温度(900℃和950℃)下陶瓷的晶粒尺寸逐渐变得均匀;随退火温度提高,0.8NN-0.2SBT陶瓷的介电常数先增加后降低,介电损耗逐渐降低,绝缘性逐渐变好;退火温度为800℃时制备的0.8NN-0.2SBT陶瓷具有相对较好的储能性能(W=2.79 J/cm,W=4.19 J/cm,η=66.55%)和较好的频率稳定性,其储能性能较好主要是由于其具有相对较高的击穿场强(360 kV/cm)。

关键词： nanbo3 冷烧结退火弛豫电介质储能

Bi基复合钙钛矿优化nanbo3无铅介电陶瓷储能特性及其机理研究

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Bi基复合钙钛矿优化NaNbO3无铅介电陶瓷储能特性及其机理研究

作者：王翔桂林理工大学

学位级别：硕士

电介质材料凭借自身的多种优异性能成为电子元器件的关键材料之一。利用电感通直流阻交流特性设计的滤波器和谐振器,同时基于高功率密度和超快充放电速率构建的各种脉冲放电体系都使电介质材料得到了高速的发展。nanbo（NN）本身有着价... 详细信息

电介质材料凭借自身的多种优异性能成为电子元器件的关键材料之一。利用电感通直流阻交流特性设计的滤波器和谐振器,同时基于高功率密度和超快充放电速率构建的各种脉冲放电体系都使电介质材料得到了高速的发展。nanbo（NN）本身有着价格低、利于轻量化、不错的介电强度、高的极化强度以及室温下呈现反铁电相等一系列特点。因此,本文以nanbo陶瓷作为研究对象,设计多种储能特性优异的介电材料。并针对陶瓷材料的微观结构、储能特性、介电特性以及充放电能力进行系统的研究。主要研究内容包括以下三个方面:（1）在nanbo-Bi(NiSb)O（NN-BNS）中掺入Bi基钙钛矿结构的(BiNa)SrTiO（BNST）,通过A、B位的不等价替代策略来打破原先的长程有序结构增强体系的弛豫性。此外,BiO有降低烧结温度的作用,也有益于晶粒细化。0.8（NN-BNS）-0.2BNST陶瓷样品获得了较大的储能性能(U=4.1 J/cm)和较高的储能效率（?=75.4%）。样品的?以及温度稳定性并不出色,极有可能是因为样品的晶体结构并不单纯,含有第二相。（2）为了消除第二相的不良影响和增加样品的绝缘性,选择禁带宽度更高的Zr O替代SbO,以nanbo-Bi(NiZr)O（NN-BNZ）为研究对象,并在此基础上掺杂BNST。在A位高极化率离子取代的方法、增强弛豫性以及降低烧结温度细化晶粒的协同作用下,0.8（NN-BNZ）-0.2BNST陶瓷获得了一种很高的U（8.6J/cm3）,优秀的η（83.5%）,高的功率密度（P=107.7 MW/cm3）以及快的充放电速率(t=45 ns)。（3）在掺入了BNST之后,两种样品都获得了较为优秀的储能特性,但是上述两种陶瓷的?（75.4%和83.5%）仍然较低。储能效率对于储能材料来说非常重要,更高的储能效率意味着更高的能源利用率、更少的能源消耗、更加的环保。在前期工作的基础之上,对NN-BNZ进一步的掺杂优化,希望能够改善其储能效率。选择线性钙钛矿结构的Ca TiO（CT）进行掺杂改性,最终在掺杂量为0.15时,样品的η提高至91%,但是储能特性降低(U=2.5 J/cm3)。当掺杂量为0.1时,样品表现出最优的综合特性,U=5.1 J/cm3,η=83%,P达到74.5 MW/cm3以及超快的充放电速率(t=36 ns)。上述三种陶瓷均通过掺杂的方法来达到增强弛豫性、增强介电强度及调控极化强度的目得,进而最终获得更加优异的储能特性。综合来说,0.8（NN-BNZ）-0.2BNST陶瓷展现出了最佳的储能特性,最佳的稳定性及最优的充放电性能。

关键词：储能性能 nanbo3 电介质电容器充放电性能弛豫性

nanbo3压电材料的制备及其电学性能研究

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NaNbO3压电材料的制备及其电学性能研究

作者：范玉竹中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)

学位级别：硕士

压电材料由于其电能与机械能的相互转换与耦合,广泛应用在压电传感器、驱动器、换能器等领域。近年来,随着微机电系统(MEMS)的应用前景越来越广阔,压电器件朝着智能化和小型化研究方向发展。压电薄膜制成的微型化压电器件具有更高的机... 详细信息

压电材料由于其电能与机械能的相互转换与耦合,广泛应用在压电传感器、驱动器、换能器等领域。近年来,随着微机电系统(MEMS)的应用前景越来越广阔,压电器件朝着智能化和小型化研究方向发展。压电薄膜制成的微型化压电器件具有更高的机械精度和稳定性,因而可以应用于微机器人、扫描探针显微镜、硬盘驱动器、微光学器件等需要精密定位或驱动的领域。铌酸钠(Na Nb O)是一类非常有前景的压电材料,其相结构丰富、压电性能优异。在外场诱导下,Na Nb O材料能够发生反铁电相(Pbma)至铁电相(Pmc2)的不可逆相变。据报道,被诱导为铁电相结构的Na Nb O陶瓷室温下压电系数d能够达到40 p C/N,退极化温度达到300°C,应变值达到0.2%,具有优异的压电应用潜质。然而,Na Nb O材料的的铁电相结构是亚稳态结构。室温下,Na Nb O材料为反铁电相结构与亚稳态铁电相共存的结构,其中,占主导地位的是反铁电相结构。由于反铁电和铁电结构较小的自由能差,反铁电和铁电相结构之间存在相对的不稳定性,这种不稳定性容易受计量比、微结构、掺杂和外加电场等影响。因此,在Na Nb O薄膜中,由于Na元素的易挥发性与相结构的不稳定性,难以获得外场诱导的具有压电性的铁电相结构,限制了Na Nb O材料在压电薄膜器件中的应用。此外,由于Na Nb O结构较为复杂、制备难度较大,因此到目前为止,对Na Nb O薄膜的基础研究相对较少。另外,Na Nb O材料晶内应力能够显著影响其反铁电和铁电相的相对稳定性,这表明影响晶内应力的潜在因素(例如致密度、晶粒尺寸或阳离子空位)能够影响Na Nb O材料的相稳定性。尤其地,对于Na Nb O薄膜而言,Na元素的挥发产生的Na缺量将必定影响相稳定性,从而影响外场下反铁电至铁电相转变过程。然而,Na非计量比如何影响相稳定性的规律和机制仍缺乏研究。为了在外场下稳定Na Nb O薄膜的铁电相结构,揭示Na非计量比影响相稳定性的规律和机制,本论文针对Na非计量比Na Nb O陶瓷的制备和相稳定性,Na Nb O薄膜的制备及Na Nb O薄膜中反铁电至铁电相结构转变的微区分析三个方面进行了一系列研究工作。实验结果表明,Na缺量能够显著稳定反铁电相,当Na缺量超过2%时,无法得到外场诱导的铁电相;通过调控晶内应力,外场下Na Nb O薄膜能够得到稳定的铁电相,开拓了Na Nb O薄膜在压电应用方面的前景。主要内容及结论如下:(1)采用固相反应法成功制备了系列NaNb O陶瓷(靶材),系统地研究了Na非化学计量对微观结构、电性能和反铁电相稳定性的影响。结果表明,Na缺量Na Nb O陶瓷的反铁电相至铁电相相变转折电场比纯组分的相变转折电场显著增加,证明了反铁电至铁电相转变的能量壁垒更高。在微结构引入适当的A位空位能够增加晶格中的压应力,增强反铁电畸变并提高反铁电P相和铁电Q相之间的能垒。(2)采用脉冲激光沉积法在(001)取向的Nb掺杂Sr Ti O衬底上成功制备了外延、致密、平整且介电损耗低的Na Nb O薄膜,研究了制备工艺对Na Nb O薄膜微观结构和电性能的影响。经过工艺优化,确定Na Nb O薄膜的最佳生长温度、靶间距、沉积氧压和激光脉冲频率分别为625°C、8 cm、0.15 mbar和2 Hz。在此条件下生长的(001)Na Nb O外延薄膜粗糙度为0.174 nm,介电常数和介电损耗分别为1350和0.05。(3)沉积氧压不仅能够影响Na Nb O薄膜的生长模式、表面结构、电学性能,亦能通过影响薄膜中Na的含量从而影响薄膜在外场下反铁电相至铁电相转变的发生。较低的沉积氧压下Na Nb O薄膜Na挥发较多,造成薄膜中Na缺量,稳定了反铁电相。而沉积氧压的增加能够增加薄膜中Na含量,使薄膜能在电场诱导下发生反铁电至铁电相变,并能获得稳定的铁电相。(4)运用压电力显微镜(PFM)研究了Na Nb O薄膜反铁电相至铁电相的相转变的微区畴变化及应变变化的微观机制。通过不同电压的加载,得到了微观下铁电畴从无到有的演变以及场致相变过程,证实了Na Nb O中铁电相的稳定存在。此外,通过PFM测试的应变曲线判断得到了不同相结构下的应变贡献机制。

关键词： nanbo3 非计量比反铁电脉冲激光沉积法

nanbo3压电纳米纤维的自供电湿度敏感特性研究

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NaNbO3压电纳米纤维的自供电湿度敏感特性研究

作者：张尤东湖北大学

学位级别：硕士

湿度传感器可用于感应环境湿度的变化并将其转换为可采集和控制的电信号,在工业、环保、医疗、国防、科学研究等领域具有广泛应用。随着微电子技术和纳米科技的发展,湿度传感器正在向小型化、智能化、多功能化发展。此外,传感器的灵敏... 详细信息

湿度传感器可用于感应环境湿度的变化并将其转换为可采集和控制的电信号,在工业、环保、医疗、国防、科学研究等领域具有广泛应用。随着微电子技术和纳米科技的发展,湿度传感器正在向小型化、智能化、多功能化发展。此外,传感器的灵敏度、重复性、稳定性、使用寿命和可集成性也是人们关注的焦点。近年来,国内外研究人员利用压电材料将机械能转化为电能,构建自供电传感器,开创了微纳尺度的自供电系统,为实现自供电湿度检测提供了一条可行途径。本论文将压电效应和湿度敏感相结合开发自供电湿度传感器,以钙钛矿结构的复合金属氧化物nanbo压电纳米纤维为敏感材料,利用其压电输出电压信号作为感湿特征量检测环境湿度。主要研究内容与结果如下:(1)采用溶胶凝胶法和静电纺丝法制备了 nanbo/PVP复合纳米纤维,通过高温退火实现nanbo纳米纤维的晶化。结果表明,退火温度、环境湿度、PVP浓度及电纺电压的变化对产物的物相和形貌存在显著影响。(2)采用微加工技术在氧化铝基片上制备Pt/Ti叉指电极,利用静电纺丝技术直接在电极上组装nanbo纳米纤维,得到了基于nanbo纳米纤维的电阻型湿度传感器。在室温下该器件在15-80%RH的范围内电阻值变化达到5个数量级;湿度从15%RH到80%RH,响应时间为3s,恢复时间在20s以内。此外,传感器仅对乙醇有微弱的响应,但其灵敏度比相同程度的湿度变化低了5个数量级,表明其具有良好的湿度响应选择性。传感器的电阻型湿敏行为来自表面物理吸附水分子层上的质子在外加偏压下的运动。(3)利用PDMS转移技术制备了基于nanbo纳米纤维的柔性发电器件。在周期外力作用下,压电输出信号会随着弯曲频率和弯曲幅度的增加而提高,可获得超过2V的开路输出电压。当弯曲幅度与频率保持不变时,随着环境湿度从5%RH增加至到95%RH,器件的压电输出值从200mV下降到30mV,可用于实现自供电湿度探测。这种自供电的湿度敏感行为可归结为表面吸附水分子层上的质子在压电势作用下的运动而产生的极化屏蔽效应所致。

关键词： nanbo3 纳米纤维湿度传感器机电转换自供电

nanbo3基无铅储能陶瓷结构和性能的研究

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NaNbO3基无铅储能陶瓷结构和性能的研究

作者：王子谦华中科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着全球能源和环境问题日益加剧,无污染、高性能介电储能材料的研发已成为电子电气领域的研究重点之一。nanbo是一种无铅反铁电功能材料,对其储能特性的调控有望使其在脉冲功率设备中得以应用。本论文以nanbo作为研究对象,通过S... 详细信息

近年来,随着全球能源和环境问题日益加剧,无污染、高性能介电储能材料的研发已成为电子电气领域的研究重点之一。nanbo是一种无铅反铁电功能材料,对其储能特性的调控有望使其在脉冲功率设备中得以应用。本论文以nanbo作为研究对象,通过Sr YNbO掺杂、Bi改性,从结构调控和弛豫增强两方面研究了掺杂改性和制备工艺对nanbo陶瓷物相组成、显微结构、介电特性、击穿性能和储能特性的影响。本论文采取传统固相法制备了xSrYNbO-(1-x)nanbo(x=0.05,0.1,0.15,0.2)陶瓷,研究了Sr YNbO掺杂对nanbo基材料体系的结构及性能的影响。实验结果表明,Sr YNbO掺杂提高了材料的致密度,并使晶粒尺寸随之增大。随Sr YNbO掺杂量的增加,材料的介电常数和击穿强度均呈先增后减的趋势。当x=0.1时,介电常数(ε)和击穿强度(E)取得最大值,分别为1845和157 k V/cm,此时材料的有效储能密度(W)达到最大,为1.27 J/cm。此外,Sr YNbO的掺杂减少了界面极化,增强了弛豫特性,从而使材料的储能效率(η)大大提高,当x=0.2时,储能效率达到最大,为68.90%。鉴于x Sr YNbO-(1-x)nanbo陶瓷的烧结温度高且烧结温区窄,同时高温下Na挥发不利于提高材料的击穿强度,为了进一步优化材料体系的储能特性,研究了Bi改性nanbo陶瓷体系的结构及性能。实验结果表明,Na(1-3x))BiNbO陶瓷的烧结温区为1175℃～1250℃,相比于x Sr YNbO-(1-x)nanbo陶瓷显著降低。Bi的掺杂使材料体系的致密度提升,晶粒尺寸增大(x从0.05变化到0.2,平均晶粒尺寸从4.33μm增大到7.98μm),介电常数和击穿强度先增大后减小。当x=0.1时,材料体系的界面极化最少,弛豫特性最好,储能特性最优:ε=1802,E=181 k V/cm,W=1.59 J/cm,η=64.14%。为了进一步提高NaBiNbO陶瓷的储能特性,研究了不同原料选择对材料预烧粉体相结构的影响,以及两步烧结工艺对瓷体结构和性能的影响。实验结果表明,选用国药NaCO、上海试二BiO和羚光电子NbO作为反应原料,可在相对温度较低的800℃,6 h的预烧条件下制备出杂质含量低的NaBiNbO粉体。相比于传统烧结工艺,两步烧结法可以有效提高材料致密度,减小晶粒尺寸,减少界面极化,提高击穿强度。当采用两步烧结法的窗口温度为1000℃,保温时间为2 h时,样品拥有综合最佳储能特性,其平均晶粒尺寸减小到4.26μm,击穿强度提高到214 k V/cm,有效储能密度增大到2.77J/cm,储能效率提升至82.55%。

关键词： nanbo3 储能密度无铅陶瓷击穿强度弛豫特性两步烧结法

nanbo3-LiTaO3无铅压电陶瓷的制备、相结构、电学特性及其变压器研究

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NaNbO3-LiTaO3无铅压电陶瓷的制备、相结构、电学特性及其变压器...

作者：孙海玲四川师范大学

学位级别：硕士

压电铁电陶瓷是一类重要的先进功能材料，广泛应用于信息的转换、存储、检测、显示等方面。目前，大多数铁电压电陶瓷为铅基陶瓷，主要以PbTiO3–PbZrO3(PZT)二元系及以PZT为基加入复合钙钛矿的三元系为主。这些铅基陶瓷在准同型相界处... 详细信息

压电铁电陶瓷是一类重要的先进功能材料，广泛应用于信息的转换、存储、检测、显示等方面。目前，大多数铁电压电陶瓷为铅基陶瓷，主要以PbTiO3–PbZrO3(PZT)二元系及以PZT为基加入复合钙钛矿的三元系为主。这些铅基陶瓷在准同型相界处具有优异的压电铁电介电性能，已被用于制作致动器、换能器、传感器等电子及微电子器件。但这些含铅陶瓷的使用已经严重危害到生态环境及人类健康。因此，开发性能优异且环境友好型的无铅压电陶瓷材料具有十分重要的现实意义。本论文将反铁电体nanbo3和铁电体LiTaO3结合固溶形成了一种新型的(1-x)nanbo3-xLiTaO3无铅压电铁电陶瓷，采用传统固相反应方法制备了该固溶体，系统地研究了该体系的物相、微观结构、电学(介电、压电和铁电)性能和反铁电-铁电相变特性等，获得了固相反应方法最优材料配方;然后，进一步研究了烧结温度对最优组成0.88nanbo3-0.12LiTaO3陶瓷的结构和电学性能的影响;最后，在优化配方及烧结工艺的基础上，获得了可应用于压电变压器的陶瓷样品，制备了圆盘型压电陶瓷变压器，表征了压电变压器的工作性能。通过以上研究，得到了如下创新性结果：(1)构建了(1-x)nanbo3-xLiTaO3新型无铅压电铁电陶瓷，系统研究了组成对该体系的物相、微观结构、电学(介电、压电和铁电)性能、反铁电-铁电相变特性的影响。研究结果表明：随着LiTaO3掺杂量的增加，陶瓷逐渐由一个正交相(空间群为Pbcm)转变为另一个正交相(空间群为P2221);在0.14

关键词： nanbo3 无铅压电陶瓷电致相变机械品质因数温度稳定性压电变压器高功率密度

nanbo3、g-C3N4及其复合物的制备、表征和光催化性能研究

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NaNbO3、g-C3N4及其复合物的制备、表征和光催化性能研究

作者：李新斌河南大学

学位级别：硕士

现代工业的高速发展使得化石能源被大量开采利用,其造成的严重后果是：煤、石油、天然气等能源几近枯竭,“温室效应”日益显现,环境污染令人触目惊心,这些环境与能源问题严重地威胁人类的生存和发展。因此,人们在发展经济的同时也在积... 详细信息

现代工业的高速发展使得化石能源被大量开采利用,其造成的严重后果是：煤、石油、天然气等能源几近枯竭,“温室效应”日益显现,环境污染令人触目惊心,这些环境与能源问题严重地威胁人类的生存和发展。因此,人们在发展经济的同时也在积极应对能源与环境危机,各国政府部门、科学界以及企业界一直致力于寻找能够替代化石能源的安全无污染、洁净、经济而且能可持续利用的新能源,试图从根本上解决人类面临的能源与环境问题。太阳能作为自然界最为丰富的能源因其高环保、可再生的突出特点是目前已知最理想的替代能源。太阳能与煤、石油及核能相比具有突出的优点：一是没有使用矿物燃料或核燃料时产生的有害废渣、废气,不污染环境;二是没有地域和资源地限制,使用方便且安全;三是按照目前太阳质量损耗速度,太阳的热核反应可进行6×1010年,对于人类而言,太阳能属于取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源。在众多开发利用太阳能能源的新技术当中,半导体光催化技术因其具有开发成本低、能耗少、无二次污染等优点,而成为最有应用潜力、研究最活跃的环境友好型新技术之一,具有其他技术不可比拟的优越性。本文通过局部化学反应法通过改变碳酸钠在反应物中的含量成功制备出两种不同形貌的铌酸钠样品,其中,絮状铌酸钠为首次报道。同时,采用一步和两步熔盐法制备出两种片状铌酸钠,并应用高温热解廉价的尿素生成的高氧化和还原能力的碳氮化合物对其进行敏化从而改善单相片状铌酸钠催化剂的催化性能。最后我们采用简单的热分解方法制备出g-C3N4,系统地研究了较大Ag的含量(Ag wt.%>3%)对g-C3N4的结构及光催化性能的影响。主要工作内容如下：1.系统地研究了制备温度和保温时间对Bi2.5Na3.5Nb5O18物相结构和形貌的影响,并通过改变Na2CO3在反应物中的含量制备出片状和絮状两种形貌的nanbo3样品,其中,絮状铌酸钠为首次报道。通过降解MO来评价样品的催化性能,与片状nanbo3相比絮状形貌nanbo3具有较高的催化能力,并解释了导致两种形貌铌酸钠的催化活性差异的原因。2.采用一步熔盐法和两步熔盐法合成出两种片状铌酸钠。应用XRD、FT-IR、SEM、Uv-Vis等设备对其进行了物相、结构、表面形貌特征以及光吸收特性进行了系统的测试表征,并对其催化活性进行了对比研究。但是单相的铌酸钠较低的氧化能力以及较高的电子空穴复合几率是其应用到催化领域较大的两个障碍。具有较高氧化和还原能力的g-C3N4是近年来兴起的新型高效光催化剂,它在降解有机物和光解水制氢方面均有较好的表现。应用具有较高氧化和还原能力的碳氮化合物对两种片状铌酸钠敏化从而改善单相铌酸钠催化剂的催化性能,并探讨了导致两种复合物催化剂催化性能差异的原因。3.通过高温热分解尿素成功制得g-C3N4,当质量比AgNO3:g-C3N4=0,0.05,0.1,0.2和0.3时,通过加热AgNO3与g-C3N4成功制备了Ag/g-C3N4复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析热解产物的物相和结构,采用紫外-可见吸收光谱和光致发光谱(PL)表征样品的光吸收和荧光性质。以罗丹明B为模型污染物,评价样品的可见光(λ≥420nm)光催化性能。结果表明：较高的银沉积量会对碳氮化合物的结构产生一定影响,3%载银量的Ag/g-C3N4复合光催化材料在可见光下降解罗丹明B的光催化性能最好。分析认为Ag与g-C3N4的协同作用抑制光致电子空穴对的复合是光催化性能提高的主要原因。

关键词： nanbo3 g-C3N4 光催化协同作用

钙钛矿结构光催化材料改性研究：SrTiO3和nanbo3

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钙钛矿结构光催化材料改性研究：SrTiO3和NaNbO3

作者：孙邴洋河南大学

学位级别：硕士

清洁能源在使用过程中不会给环境带来污染,是最理想的能源。其中,氢作为宇宙中分布最广泛的物质,且氢具有燃烧热值高,燃烧生成物是水等特点,被视为优越的清洁能源。但目前工业电解法产氢能耗高,因此寻找低能耗产氢的方式成为人们关注的... 详细信息

清洁能源在使用过程中不会给环境带来污染,是最理想的能源。其中,氢作为宇宙中分布最广泛的物质,且氢具有燃烧热值高,燃烧生成物是水等特点,被视为优越的清洁能源。但目前工业电解法产氢能耗高,因此寻找低能耗产氢的方式成为人们关注的一大热点。同时半导体光催化技术也是环境保护领域最活跃的研究方向之一。它利用半导体材料在光照下产生电子和空穴参与氧化还原反应可有效氧化分解有机物和还原重金属离子等,深度降解为CO2、H2O和无机离子且不会带来二次污染。经过几十年的发展取得了很多成就,但理论和技术上还有待突破。在众多的催化剂中,很多钙钛矿结构的半导体由于具有稳定的结构,独特的电磁性能以及优良的光催化性能而备受关注。为了提高其光催化活性,人们对对这种半导体进行了很多改性研究。本文通过不同改性方法,得到一系列钙钛矿结构的光催化材料。通过XRD、Raman、SEM、UV-vis等对所制备的催化剂的相结构、形貌特征、光学吸收性质进行了表征,并且详细研究了还原性气氛和Cu掺杂对不同钙钛矿结构材料（Sr Ti O3和Na Nb O3）光催化活性的影响。考察了不同方法制备对光催化降解罗丹明B的影响,不同的助催化剂对催化剂分解甲醇水溶液活性造成的影响。1.采用不同方法制备了Sr Ti O3光催化材料,并通过降解实验对比分析,得到水热法由于其较大的比表面积对光催化活性有较大的影响,接着以水热法制备的钛酸锶为基础,研究了在还原气氛下不同处理时间对光催化分解水制氢性能的影响,研究表明经还原气氛中处理1h的样品,其制氢速率比未经处理的样品提高了近40%,此外还考察了对于Ni O、Pt、Ru O2等助催化剂通过单一和复合担载对钛酸锶形成不同异质结,对其光催化活性的影响。研究表明担载单一助催化剂比复合助催化剂效果更好;光沉积Pt助催化剂样品具有最高的光催化活性。2.通过高分子聚合法制备不同比例的Cu掺杂Na Nb O3。通过物相分析,发现微量铜掺杂的样品没有改变晶格结构和光学带隙。通过傅立叶红外光谱和拉曼分析,Na Nb O3由于Cu的掺杂影响了其吸附性能。导致Cu 2.6 at%掺杂的样品光催化制氢的性能得到了提高。与原始Na Nb O3比较,可见光下,掺杂Cu的Na Nb O3样品,光催化降解罗丹明B的效率得到了提高。通过在可见光和全光谱照射,Cu 2.6 at%掺杂样品对有无甲醇的罗丹明B溶液降解实验,得出Cu掺杂Na Nb O3的光致激发仅仅影响了降解罗丹明B时的矿化作用

关键词：钙钛矿结构 nanbo3 SrTiO3 光催化活性

不同气氛下nanbo3光催化剂的制备、表征和光解水制氢性能的研究

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不同气氛下NaNbO3光催化剂的制备、表征和光解水制氢性能的研究

作者：陈娜娜河南大学

学位级别：硕士

21世纪以来，环境污染和能源问题是人类要面临和需要解决的两大难题。氢气是一种高效清洁的绿色能源,作为燃料具有原料丰富、燃烧值高、燃烧产物洁净无污染等优越特性被誉为“未来的石油”。氢气的这些高容能量和环境友好的特性被广泛... 详细信息

21世纪以来，环境污染和能源问题是人类要面临和需要解决的两大难题。氢气是一种高效清洁的绿色能源,作为燃料具有原料丰富、燃烧值高、燃烧产物洁净无污染等优越特性被誉为“未来的石油”。氢气的这些高容能量和环境友好的特性被广泛的关注并研究应用于解决能源危机。利用太阳能实现半导体的光催化分解水制氢技术成为目前实现可持续发展的重要方法之一。钙钛矿氧化物nanbo3具有独特的物理和化学性质：铁电性、压电性、光折射性能、光催化等特性，而光催化的性质被广泛应用于分解水制氢实现新能源的开发和环境的净化，是具有良好开发前景的绿色环保光催化材料。本文采用高温固相法在不同的气氛air，H2/Ar，O2中合成了一系列nanbo3光催化材料。通过XRD、Raman、SEM、UV-vis和XPS对所制备的催化剂的相结构、形貌特征、光学吸收性质以及元素价态进行了表征，并且详细研究了其光催化活性。考察了不同的负载方法以及不同的气氛对催化剂分解甲醇水溶液活性造成的影响。研究了合成材料的比例和反应条件对催化剂的结构特征和光催化特性的影响，并通过对合成样品光催化分解水活性的测试来得到制备样品的最佳条件，主要研究结果如下：1.按照摩尔比Na/Nb=1.05混合原料Na2CO3和Nb2O5，均匀混合后，在空气中800°C预烧4小时，再通入不同的气体air，H2/Ar，O2在900°C下保温4小时，得到正交晶系钙钛矿结构的纯物相nanbo3。不同的方法负载金属Pt对nanbo3光催化材料活性有着很大的影响。光沉积法负载金属Pt因其分散度高和落位有效能够迅速的把Pt4+完全还原成金属Pt，更快的促进电子-空穴的有效分离，在光解水的效率上要明显的优于浸渍法。通过XPS分析可知，不同的加热气氛导致nanbo3样品产生了不同量的氧空位缺陷，导致三种气氛中制备的nanbo3样品的光解水产氢活性大小顺序为air

关键词：固相法 nanbo3 不同气氛光催化制氢

SnO2掺杂nanbo3和硅藻土嵌入型纳米复合材料的制备及湿敏性研究

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SnO2掺杂NaNbO3和硅藻土嵌入型纳米复合材料的制备及湿敏性研究

作者：张九阳中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

本论文在无模板剂、无表面活性剂情况下,采用一步水热法合成SnO掺杂nanbo及硅藻土(简称为DE),制得嵌入型纳米复合材料,该材料具有复合混装型结构(纳米针、纳米块和纳米颗粒)的特征。对所制备的粉体试样进行X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDX... 详细信息

本论文在无模板剂、无表面活性剂情况下,采用一步水热法合成SnO掺杂nanbo及硅藻土(简称为DE),制得嵌入型纳米复合材料,该材料具有复合混装型结构(纳米针、纳米块和纳米颗粒)的特征。对所制备的粉体试样进行X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDX)、场粒子发射扫描电子显微镜观测(FESEM)和BET比表面积测试等物性结构表征。结果表明,水热时间、水热温度、碱度环境及复合试样配比对试样微观形貌、晶体结晶度均有影响。我们根据基体材料微观形貌的特点提出嵌入式纳米复合材料的制备思路,并通过调节实验参数,结合性能测试,实现性能与实验参数的双优化。具体结果如下:1)通过水热法制备出类海胆状SnO/nanbo纳米复合材料,并对试样中Sn/Nb比对其湿敏性能的影响进行深入探究。当最优配比Sn/Nb=1:0.4时,湿度传感器表现出良好的的湿敏性能,包括在多种气体选择中对湿度具有良好的选择性,如高灵敏度S=|Z|/|Z|=4823.8,(|Z|和|Z|分别表示传感器在11%和95%相对湿度时的阻抗值),快速的响应、回复时间(在11%和95%相对湿度下,响应恢复时间为3/9 s)。通过分子动力学理论模拟,结合尼奎斯特图对其合成及湿敏机理进行了深入分析。该类海胆状SnO/nanbo纳米复合材料在湿度传感领域显示出颇具潜力的应用前景。2)通过水热法制备SnO/硅藻土纳米复合材料,将SnO纳米颗粒嵌入硅藻土孔洞中,以增大比表面积,并借助SnO对湿度的敏感性和硅藻土的吸湿性制得兼具快速湿敏及调湿性能的纳米复合材料。最优配比试样具有快速响应回复时间(3/8 s),11.88倍于硅藻土的湿度灵敏度(S=35.64)及良好的吸湿(27 h,12.04%)和脱湿(6 h,8.56%)性能。论文中采用分子动力学模拟及Grotthuss质子传输理论对湿敏电导机制进行解释,并根据尼奎斯特图设计等效电路图,对试样在不同湿度环境下的湿敏过程进行探究。本研究为一种快速湿度传感及湿度调节材料的设计提供了一种新颖的方案,为传感技术在室温环境湿度控制中的应用提供了更深层次的理解。

关键词： SnO2 nanbo3 硅藻土水热法湿敏