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稀土摻雜KNN鐵電材料的制備和性能研究

時間:2019-05-24 21:49來源:畢業論文
通過摻雜Dy3+、Sm3+元素對KNN性能的影響。結果發現Sm3+摻雜比Dy3+摻雜的效果要好,Sm3+摻雜提高KNN樣品的結晶性。由于濃度猝滅的原因

摘要鈮酸鉀鈉(K0.5Na0.5NbO3 ,KNN)是由鐵電體鈮酸鉀 (KNbO3, KN)與反鐵電體(正交)鈮酸鈉(NaNbO3, NN)構成的二元固溶體,具備壓電系數高、介電常數小、居里溫度高等特性。主要選用了水熱法制備了多組K0.5Na0.5NbO3粉體樣品,并對其進行XRD和SEM的檢測。研究結果顯示水熱法制備出的鈮酸鉀鈉粉體并不是純相的,存在KNbO3、NaNbO3、Nb2O5雜質。純相的KNN需要經過800℃,5h的煅燒。我們探究并確定了水熱合成KNN粉體的最佳工藝條件如下:反應溫度240℃,反應時間12h,NaOH:KOH:Nb2O5=36:6:1。在此基礎上,通過摻雜Dy3+、Sm3+元素對KNN性能的影響。結果發現Sm3+摻雜比Dy3+摻雜的效果要好,Sm3+摻雜提高KNN樣品的結晶性。由于濃度猝滅的原因,Sm3+和 Dy3+摻雜量為0.015時,樣品均發光達到最強。35676
畢業論文關鍵詞:鈮酸鉀鈉;水熱法;摻雜Dy3+, Sm3+改性;煅燒。
Abstract KNN (K0.5Na0.5O3) is binary solid solution which is composed by ferroelectric potassium niobate (KNbO3, KN) and the electric iron body (orthogonal) sodium niobate (NaNbO3, NN), with the characteristics of high voltage coefficient, small permittivity, and curie temperature. The main methods using to prepare KNN powder samples are hydrothermal method. Afterwards, we should test XRD and SEM. The results showed that the KNN which is prepared by hydrothermal method is not pure phase, existing KNbO3、NaNbO3、Nb2O5. Achieving pure KNN needs to burn in 800℃,5h. On this basis, the KNN is modified by adding Dy3+ and Sm3+.The result indicated that Sm3 + doped than Dy3 + doping is better, Sm3 + doped KNN improve the crystal of the sample. Since the concentration quenching reasons, Sm3 + and Dy3 + doping amount of 0.015, the samples were emitting achieve the strongest.
Key Words: K0.5Na0.5O3; Hydrothermal Synthesis; Dy3+ ,Sm3+doping modification; Calcination. 源`自*六)維[論*文'網www.mmeqir.tw
 目錄
1 緒論    1
1.1 KNN材料簡述    1
1.1.1KNN材料結構    1
1.2KNN材料的性能    2
1.2.1介電性能    2
1.2.2壓電性能與鐵電性能    2
1.2.3準同型相界(MPB)    3
1.3KNN材料的應用    4
1.4KNN陶瓷的制備與生長方法    5
1.4.1熔鹽法    5
1.4.2固相反應法    6
1.4.3微波水熱輔助法    7
1.4.4 K0.5Na0.5NbO3(KNN)的生長法    7
1.5選題的目的和意義    8
1.6研究內容和目標    8
2 實驗部分    9
2.1 原料及試劑    9
2.2 實驗設備和儀器    9
2.3 實驗方法    11
2.3.1 水熱法基本介紹    11
2.4 實驗內容    12
2.4.1水熱法制備純K0.5Na0.5NbO3    12
2.4.2水熱法制備Dy3+,Sm3+摻雜K0.5Na0.5NbO3    14
3結果與討論    14
3.1 水熱法制備純KNN    14
3.1.1 研究鉀鈉離子比對KNN粉體制備的影響    14
3.1.2 研究反應時間對KNN粉體制備的影響    16
3.1.3 研究堿性離子濃度對KNN粉體制備的影響。    17
3.1.4 研究KNN粉體的最佳工藝條件。    18
3.2 水熱法制備Dy3+,Sm3+摻雜的KNN    18
3.2.1 XRD分析    18
3.2 2電鏡照片    20
3.2.3發光性能    20
4 結論    23
致謝    24
參考文獻    25

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1 緒論
1.1 KNN材料簡述
自從1880年居里兄弟在α石英晶體上發現了壓電效應[1]以后,壓電材料被人們不斷地發現并且運用到生活之中。在所有壓電材料中,居于榜首的則是壓電陶瓷材料,這是一種高科技新型功能材料。現如今,鋯鈦酸鉛(PbZrO3-PbTiO3 ,PZT)的研究最為廣泛,但它含有的鉛元素是一種對人體和生態環境造成損害的物質。而我所研究的材料——鈮酸鉀鈉(K0.5Na0.5NbO3 ,KNN)因其壓電系數高、介電常數小、居里溫度高等優點,被認為是最具有希望能取代含鉛基壓電材料的無鉛體系,它有著能與PZT材料相媲美的各種性能。鈮酸鉀鈉(K0.5Na0.5NbO3 ,KNN)是由鐵電體鈮酸鉀 (KNbO3, KN)與反鐵電體(正交)鈮酸鈉(NaNbO3, NN)組成的二元固溶體。 稀土摻雜KNN鐵電材料的制備和性能研究:http://www.mmeqir.tw/cailiao/20190524/33725.html
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