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基于钛酸钡粉体的高储能电容器材料的制备

作　者: 翟晓静
导　师: 刘晓林
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 钛酸钡 双层包覆 氧化铝 钙镁硅铝酸盐玻璃 芯-壳结构
分类号: TB383.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本研究从高介电性能材料BaTiO3粉体的表面包覆入手,分别利用sol-gel法和沉淀法在纳米BaTiO3表面包覆上一层氧化铝后,再利用sol-gel法在其表面包覆一层钙镁硅铝酸盐玻璃(CaMgAl4Si8O24),制成了具有双包覆层的“芯-壳”结构材料。系统地研究了包覆Al2O3的工艺参数,并对此双包覆层材料的电性能进行了研究。采用sol-gel法,以Al(OC3H7)3作为铝源,HNO3为胶溶剂,在85℃下制备Al203@BaTiO3复合粉体。当加水量为200时,得到的铝溶胶均匀分布在BaTiO3周围；较高的温度(>80℃)有利于制备包覆均匀的复合粉体；HNO3加入的量有一最佳值,在HNO3与Al(OC3H7)3的摩尔比为O.1-0.15时,可得到均匀包覆Al2O3的复合粉体。采用沉淀法,以Al(NO3)39H2O作为铝源,NH3·H2O为沉淀剂,制备Al2O3@BaTiO3复合粉体。室温及碱性条件下,Al3+浓度为1 mol／L时包膜效果最好。采用sol-gel法在制备的Al2O3@BaTiO3复合粉体表面进行钙镁硅铝酸盐玻璃薄膜的包覆,EDS和面扫描证实了CaMgAl4Si8O24@Al2O3@BaTiO3双包覆层结构。根据热分析实验确定了双包覆层复合陶瓷的烧结温度为800℃,陶瓷的击穿场强最大可达2.8×106V／cm。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-15
第一章 文献综述  15-27
  1.1 提高电容器储能密度的途径  15-16
  1.2 钛酸钡系陶瓷材料  16
  1.3 钛酸钡的主要工业应用  16-17
  1.4 钛酸钡的表面改性技术  17-23
    1.4.1 固相法  18-19
    1.4.2 液相法  19-22
    1.4.3 小结  22-23
  1.5 改性钛酸钡陶瓷的制备  23-24
    1.5.1 钛酸钡原料的前期处理  23
    1.5.2 坯片的成型  23-24
    1.5.3 钛酸钡陶瓷的烧结  24
  1.6 本课题的研究意义和研究内容  24-27
第二章 溶胶-凝胶法制备Al_2O_3@BaTiO_3粉体  27-35
  2.1 引言  27
  2.2 包覆原理及工艺流程  27-28
    2.2.1 包覆原理  27-28
    2.2.2 工艺流程  28
  2.3 研究方法  28-29
    2.3.1 实验原料  28-29
    2.3.2 实验设备  29
  2.4 结果与讨论  29-33
    2.4.1 加水量对Al_2O_3包覆效果的影响  29-31
    2.4.2 水解温度对Al_2O_3包覆效果的影响  31-32
    2.4.3 HNO_3用量对包覆效果的影响  32-33
  2.5 Al_2O_3@BaTiO_3粉体的表征  33-34
  2.6 小结  34-35
第三章 沉淀法制备Al_2O_3@BaTiO_3粉体  35-43
  3.1 引言  35
  3.2 包覆原理及工艺流程  35-36
    3.2.1 包覆原理  35-36
    3.2.2 工艺流程  36
  3.3 研究方法  36-37
    3.3.1 实验原料  36-37
    3.3.2 实验设备  37
  3.4 结果与讨论  37-41
    3.4.1 铝离子浓度对包覆效果的影响  37-39
    3.4.2 pH值对包覆效果的影响  39-41
  3.5 小结  41-43
第四章 CaMgAl_4Si_8O_24@Al_2O_3@BaTiO_3粉体的制备  43-49
  4.1 引言  43
  4.2 实验部分  43-44
    4.2.1 实验原理  43
    4.2.2 工艺流程  43-44
  4.3 研究方法  44-45
    4.3.1 实验原料  44
    4.3.2 实验设备  44-45
  4.4 CaMgAl_4Si_8O_24@Al_2O_3@BaTiO_3复合粉体的表征  45-47
  4.5 小结  47-49
第五章 改性钛酸钡陶瓷的烧结温度及介电性能研究  49-55
  5.1 引言  49
  5.2 实验及分析设备  49
  5.3 改性钛酸钡陶瓷制备与表征  49-51
    5.3.1 粉体压片成型  49-50
    5.3.2 粉体烧结温度测定  50
    5.3.3 陶瓷介电性能测定  50
    5.3.4 陶瓷击穿场强性能测定  50-51
  5.4 结果与讨论  51-53
    5.4.1 BaTiO_3陶瓷的烧结温度  51-52
    5.4.2 BaTiO_3陶瓷的电性能  52-53
  5.5 小结  53-55
第六章 结论  55-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
研究成果及发表的学术论文  61-62
作者及导师简介  62-63
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  63-64

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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