纳米粉为前驱体的氧化钨陶瓷制备工艺及电学性质研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要三氧化钨(w03)是一种重要的功能材料，因具有良好的电致变色、光致变色、电化学性能而得到广泛的研究和应用。近年来，人们发现，三氧化钨基功能陶瓷具有一定的非线性电压一电流特性，因此是一种可能的压敏电阻材料。前人对于三氧化钨陶瓷的研究大多数以微米W03粉末为原料，采用普通电子陶瓷制备工艺，改变掺杂元素及比例，制备微米基W03陶瓷并观察对其电学行为的影响。而以纳米W03粉末为原料，不同制备工艺对三氧化钨陶瓷电学行为的影响却少见报道。本文以纳米三氧化钨粉末为前驱体，通过不同工艺制备W

2、03陶瓷，以其电学性能为主要研究内容，进一步深入研究了W03陶瓷材料的电行为。1)我们用溶胶一凝胶法制备纳米W03粉末，经透射电镜和X射线宽化衍射法分析其粒度为30nm左右。2)我们发现氩气气氛下烧结样品为线性电阻，其电阻率为0．77Q．m，空气气氛下烧结样品具有非线性特征，非线性系数为3．67。3)我们发现900℃以下淬火样品具有非线性伏安特性，且非线性系数最大可达10．93；淬火温度高于900℃时，样品为线性电阻，电阻率仅为O．16Q·m。计算其势垒电压匕为0．049eV。我们认为900。C以下淬火样品的两相共

3、存态，使晶界电阻增大，晶界势垒升高是其非线性产生的重要原因。4)微波烧结使W03陶瓷变为棒状的W】8049，并具有重复性良好的线性伏安特性；回火后，样品晶粒又变为球形，出现非线性fv特性，计算其势垒电压九为0．16eV。5)纳米Gd203掺杂样品的非线性系数随着掺杂量的增加而先减小后增大。我们认为少量Gd掺杂抑制W03陶瓷三斜相的产生，使晶界势垒降低，样品非线性系数减小；掺杂量增加时，纳米Gd203与W03反应生产Gd．(W04)3相，使晶界势垒升高，晶界电阻增大，样品非线性系数变大。关键词：制备工艺；W03陶瓷；

4、伏安特性；相结构；势垒西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractW03asanimportantfunctionalmaterialhaswidelydeviceapplicationsduetoitselectrochromic，photochromicandelectrochemistryproperties．Inrecentyears，thenon～hmicbehaviorofW03-basedceramicshasbeenreported，indicatingthatW03isapotentia

5、lvaristormaterial．However,theelectricalpropertiesofWO。ceramicsarenotstable，whichisnotfavorableforthepracticalapplicationinhighvoltageprotectionfield．Usually,microntungstentrioxidepowdersareusedastheprecursortOpreparetheelectronicceramicswithdifferentcompositio

6、nbythetraditionalceramictechnologies．However,ithasnotbeenreportedaboutelectricalpropertiesofWO々ceramicsusednanometerpowdersasprecursorandpreparedbydifferentpreparationtechnologies．Inthiswork，weusenanometerpowdersasprecursortopreparetheW01ceramicsbythedifferent

7、kindsoftechnologies，andpaythemostattentionstotheelectricpropertiesinordertOunderstandthephysicalmechanismofW03functionalmatedals．1)Preparedthenanometertungstentrioxidepowderbyusingthesol—geltechnology．Thegrainsizeisabout30nm，whichWasdeterminedbytheTEMandthewid

8、eX—raydiffractionmethod．2)ThesamplessinteredintheAratmospherearelinearresistancewiththeresistivityofO．77Q’m．Otherwise，thesamplessinteredinairatmospherepresentnon—ohmicbehaviourwith