几种氧化物介质材料的制备及其光催化与电学性能的研究

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1、几种氧化物介质材料的制备及其光催化与电学性能的研究作者：翟海法导师：李爱东教授南京大学现代工程与应用科学学院材料科学与工程系固体微结构物理国家重点实验室DissertationforPh．D．StudyonfabricationofseveralkindsofoxidedielectricmaterialsandtheirphotocatalyticandelectricalpropertiesByHaifaZhaiSupervisedbyProf．AidongLiNationalLaborat

2、oryofSolidStateMicrostructures&DepartmentofMaterialsScienceandEngineeringCollegeofEngineeringandAppliedSciencesNanjingUniversityMay19，2011摘要唑3㈣777㈣67Y2毕业论文题目：＆鲎氢垡堑企厦挝盘丝剑查盈甚堂堡垡鱼垫鲎：些丝的研究盟盘堑墨生坐堂专业Q墨级博士生姓名：墨瀣迭指导教师(姓名、职称)：奎爱盔塾撞材料、能源、信息是人类社会生存和发展的三大支柱，材料又是

3、能源和信息技术的物质基础。在二十一世纪里，材料正向多功能化、复合化、智能化、环境友好等方向发展，新材料的研发变得愈来愈重要，其中氧化物介质材料以其丰富的结构种类和优异的物理化学性能，成为众多领域里的关注热点。随着工业化的进程，人类社会正面临着日益严重的环境污染问题。以Ti02为代表的光催化材料得到了广泛深入的研究，但是Ti02材料只对紫外光响应。为了充分利用可见光，人们在对现有材料进行改性的同时，也在寻找新的可见光催化材料体系。BiNb04和BiTa04，是微波介质材料，也是新型的光催化材料。本

4、文选择水溶性的铌、钽前体作为原料，通过柠檬酸法低温制备了BiNbO。、BiTaO。粉体和陶瓷，系统研究了工艺条件对结构、光催化性能和介电性能的影响。重点对两种粉末的光催化机理进行了比较，深入探讨了BiNb04的相变机制和低温制备的p—BiNb04的热稳定性。半导体技术的发展使得器件尺寸不断缩小，传统的闪存存储器面临巨大挑战，因此寻找新一代高密度、非挥发性的存储技术迫在眉睫。阻变存储器是利用电阻的可逆转变来记录数据，具有结构简单、存储单元小、转换速度快等优点，成为下一代存储器的有力竞争者。ZrO：

5、作为一种很有前途的高介电栅介质材料，可以与现行的微电子工艺兼容而引起人们的广泛关注，研究发现其具有很好的阻变性。本文通过溶胶一凝胶法制备了Zr02薄膜，研究了薄膜结晶状况、退火气氛和电极类型对Zr02薄膜阻变性能的影响，探究其阻变机理。铁电薄膜有着很好的介电常数的电场非线性效应，同时介电损耗比较低，在微波移相器等微波器件应用中有很大的优势。PbZr。Til一。03(PZT)铁电薄膜是摘要一种研究深入、用途很广的铁电材料体系之一。研究发现，Sr掺杂可以有效调节PZT薄膜的居里温度，这为其电可调应用

6、提供了可能。本文系统研究了B位组成调谐对Pbo．4Sro6ZrxTil．。03(PSZT)薄膜的居里温度和电可调性能的影响，并优化了其电可调性能。主要结果如下：1．使用Nb205、Ta205原料，通过碱熔法合成了稳定水溶性的过氧化柠檬酸铌和过氧化柠檬酸钽前体溶液，纯度达99．3％以上，合成转化率分别为74％和65％。以水溶性铌、钽前体为原料，通过柠檬酸法低温成功制备纯的B相(三斜相)的BiNb04和BiTa04粉末，与传统固相法相比，合成温度分别降低了约300和550。C。BiNb04和BiTa

7、04粉末均表现出优异的可见光催化性能，其中以700。C下煅烧制备的BiNb04(BN0700)粉末和1000。C下煅烧制备的BiTa04(BT01000)粉末表现出最佳的可见光降解甲基紫(MV)的能力。对BN0700和BT01000的可见光催化性进行优化均显示lg／L的担载量、碱性条件下pH=8和加入2mmol／LH202的情况下，有利于MV的降解。与BT0700相比，BN0700表现出更好的可见光降解能力，这可以归结为催化机理的不同：BN0700有更好的可见光利用效率，包括直接吸收和染料辅助吸

8、收过程：而BT0700只能通过染料辅助进行可见光的吸收。2．柠檬酸法制备BiNb04粉末过程发现，D相的BiNb04出现在两个温区：低于750"C和高于1040。C；低温p相BiNb04的形成原因是由于柠檬酸法使得具有较小表面能和界面能的Bi5Nb3015首先生成，[3相BiNb04与BisNb3015结构上的相似性降低了反应势垒，而Bi5Nb3015自身的活性使其在升温过程中发生分解反应，生成7"13相BiNb04。首次在BiNb04粉体中观测到B一0【的相转变；这种相转变只发生在低温p相中，