单分散纳米复合氧化锌调控制备及在电压敏感陶瓷芯片的应用

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1、学号：12102106常州大学硕士学位论文单分散纳米复合氧化锌调控制备及在电压敏感陶瓷芯片的应用研究生马小玉王茂华指导教师副教授学科、专业名称无机化学研究方向无机功能材料2015年3月Preparationofmonodispersedoped-ZnOnanopowdersandapplicationforvaristorvoltagesensitiveceramicADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByXiao-YuMa(InorganicChemistry)DissertationSupervisor:Prof.Mao-hua

2、WangMarch,2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校

3、可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要ZnO压敏陶瓷具有非线性电流电压特性，被广泛应用在电流传送、电力保护体系。ZnO压敏陶瓷主要采用传统的固相法制备，此法一般是按一定比例将ZnO和添加的金属氧化物(Bi2O3，Sb2O3，MnO2，Co2O3及Cr2O)混合球磨，压制成型，再进行高温烧结。该方法存在的问题是，球磨制备的粉体形貌不均匀，不易得到高品

4、质的纳米粉体材料。近几年化学法被广泛的应用于ZnO纳米粉体的制备。化学法制备ZnO纳米粉体可加工性强，纯度高，结构均匀。本论文主要讨论液相法制备纳米复合ZnO粉体。主要研究成果如下：(1)采用碳酸氢铵作为沉淀剂，水-乙醇混合溶液作为反应介质，沉淀法合成纳米复合ZnO粉体。当粉体煅烧温度为600°C时，ZnO粉体的分散性较好，颗粒尺寸为30-50nm。将粉体压制成型，高温烧结，获得ZnO压敏陶瓷，经测试击穿电压为208V/mm，非线性系数为17.5。实验结果证明，乙醇可以有效的控制粉体晶粒的生长，减轻团聚，提高ZnO压敏陶瓷的电性能。(2)通过添加蔗糖和硝酸铵，采用一种新颖的液相法制

5、备单分散球形ZnO纳米粉体。蔗糖和硝酸铵主要用于控制晶粒的生长，提高粉体的分散性。实验结果表明，该方法制备得到的ZnO纳米粉体为球形，颗粒直径约为25-45nm，且分散性较好。将得到的粉体压制成型，进行高温烧结得到ZnO压敏陶瓷，压敏陶瓷主晶粒尺寸为5-8μm，微观结构比较均一，击穿电压为595.8V/mm，非线性系数为46.5。(3)通过回流法直接合成纳米复合ZnO粉体。在实验中主要讨论了回流时间对ZnO形貌和晶粒大小的影响。当回流时间为5h，得到的ZnO为棒状，当回流时间延长至20h，可以得到球形纳米ZnO，晶粒尺寸为30-50nm。实验结果证明，回流时间对ZnO晶粒的生长机制

6、有着重要的影响。最后将粉体烧结成ZnO压敏陶瓷，观察微观结构，测试电性能，击穿电压约为7.09kV/cm，非线性系数为56。(4)采用NaNO3-KNO3熔盐代替有机分散剂，成功制备了球形纳米复合ZnO粉体，颗粒大小约为20-35nm。实验结果表明，NaNO3-KNO3为合成单分散球形纳米复合ZnO提供了有利条件。将样品至于1100°C空气气3氛中烧结2h，陶瓷密度为5.43g/cm，相对密度为96.9%，击穿电压为5.89IkV/cm，非线性系数为26.6。关键词:ZnO;纳米粉体；掺杂；单分散；压敏陶瓷；电性能IIABSTRACTZnOvaristorshavebeenwide

7、lyusedassurgeprotectorintheelectricaltransmissionsandtransientovervoltagetoprotectfromtransitoryovervoltage.Theseapplicationsareduetotheirnonlinearelectricalcharacteristicsoriginatingfromthegrainboundaries.Thetraditionalsolid-statemetho