計算化學數據
1、氫鍵供體數量:0;2、氫鍵受體數量:7;3、可旋轉化學鍵數量:0;4、拓撲分子極性表面積(TPSA):7;5、重原子數量:11;6、表面電荷:0。
Ta摻雜鈦酸鑭陶瓷的鐵電和介電性能
採用傳統固相反應法製備 LaTiTO(T摩爾分數x=0、0.1、0.2、0.3)陶瓷,對其晶體結構、表面形貌、鐵電性能和介電性能進行了研究,實驗結果表明,T摻 雜 LaTiO 陶瓷,Ta 取代B位的 Ti ,形成LaTiTaO 固溶體,提高鈦酸鑭陶瓷的鐵電和介電性能,在 x=0.2時,LaTiTaO 陶瓷的鐵電性能和介電性能達最大值(剩餘極化強度 Pr=0.3μC/cm ,介電常數ε=5600)。同時研究發現該陶瓷在高頻區性能穩定。
晶體結構
隨著Ta摻量的微小變化,其主晶相是ABO 的焦綠石結構,即Ta摻入 LaTiO 陶瓷晶格中形成固溶體。隨著Ta摻雜的變化,在 x=0.2時雜峰最少,隨著摻雜量的增加雜峰又開始增加,其原因可能是由於摻入的Ta超過了其在陶瓷中的固溶度,多餘的Ta沒有進入固溶體晶格,而與其他元素形成雜相。
表面形貌
純LaTiO 陶瓷和摻Ta的 LaTiTaO陶瓷均較緻密。與純 LaTiO 陶瓷 相比,隨著Ta量的增加,LaTiTaO 的陶瓷晶粒尺寸總體趨於減小,說明Ta摻入可細化陶瓷的晶粒。同時陶瓷晶粒形狀也發生微小變化,純鈦酸鑭陶瓷的晶粒形狀近似為球狀,晶粒尺寸為Φ(1~5)μm,隨著摻Ta量的增加,在 x=0.2時出現了較多的片狀晶粒。
鐵電性能
隨著摻Ta量的增加,陶瓷的鐵電性增強。當 x=0.2,電場強度 E=40kV/cm時,樣品的剩餘極化強度 P=0.3μC/cm (可能是測量 E不夠導致 P小),繼續增加摻Ta量,鐵電性又急劇下降,這可能與Ta摻入使陶瓷晶粒細化而導致極化反轉較難有關。
介電性能
隨著摻Ta量的增加,LaTiTaO 陶瓷的 ε增大,在 x=0.2時,增幅減小;在 x=0.2和 x=0.3時,LaTiTaO 陶瓷的 ε非常接近,且在 x=0.3時,LaTiTaO 陶瓷的 ε達最大 ( ε=5600)。隨著摻Ta量得增加,在-25~140℃範圍內LaTiTaO 陶瓷的tanδ比純鈦酸鑭低,且隨著溫度增加陶瓷的、tanδ呈增大趨勢,但tanδ都不大。
測試頻率較小時,隨著 f增大,陶瓷的 ε急劇減小;當 f>100kHz後, ε 隨著 f變化略有減小,最後慢慢趨於水平。當 x<0.2時,LaTiTaO 陶瓷的室溫tanδ隨 f增加而減小;當 x≥0.2時,LaTiTaO 陶瓷的室溫 ε、tanδ隨頻率增加而變化幅度很小,趨於穩定值。綜上說明,Ta摻雜量 x=0.2時,LaTiTaO 陶瓷性能達到最佳,且LaTiTaO 陶瓷適合用在高頻工作環境。
鈦酸鑭氧氮化物粉體的製備與表征
以溶膠 -凝膠法所製備的複合氧化物LaTiO 粉體為前驅體,氨氣為氮化劑,製備了LaTiON氧氮化物粉體 。採用熱重 -差熱分析(TG-DTA),X射線(XRD)、紫外 -可見吸收光譜(UV-vis)、氮吸附比表面儀(BET)、透射電鏡(TEM)對前驅體氧化物和合成的氧氮化物進行了表征。結果表明:合成的氧化物LaTiO 粉體活性高,在900℃氮化12h可製備出比表面積為13.51m /g的 LaTiON氧氮化物粉體。隨著氮化溫度的升高,氧氮化物的紫外 -可見吸收邊界有明顯的紅移,純相 LaTiON的吸收邊界為580nm。
粉體製備
將0.02mol鈦酸丁酯和0.02mol硝酸鑭溶解在0.4mol的乙二醇中,同時加熱攪拌的過程中加入0.1mol的檸檬酸 , 在60℃磁力攪拌2h得到透明溶液後升溫至130℃繼續攪拌12h,形成透明的淺褐色的無沉澱物的凝膠後,置於馬弗爐空氣氣氛中350℃煅燒後得到黑色前驅體粉末。然後在650℃下煅燒2h可以得到LaTiO粉體。將 LaTiO粉體均勻地平鋪在剛玉舟中,裝入管式氣氛爐,先通30min氨氣排除爐中的空氣。控制氨氣流量為0.1~ 0.3L/min,升溫至700 ~ 900℃。採用程式升溫反應,升溫速率為:室溫~600℃,10℃/min;600℃以上, 5℃/min。在設定溫度下,保溫不同時間後,在流動的氨氣下,自然冷卻至室溫,得到鈦酸鑭的氧氮化物粉體。
表征技術
用 NETZSCHSTA409 PC/PG分析凝膠的差熱 -熱失重性質,用D/MAX2550型 X射線衍射儀(CuKα,40V,60 mA)對粉體進行物相分析,測定粉體的物相組成。用H-800透射電鏡分析氧氮化物的顆粒形貌和顆粒尺寸。用 MicromeriticsInstruments的ASAP2020型自動吸附比表面儀測定粉體的比表面積。用PerkinElmerUVLambda900測定粉體的紫外 -可見光吸收光譜 。