科技產(chǎn)品的革新推動了時代的進步,卻衍生出器件、能源和環(huán)境三者之間的關(guān)聯(lián)與矛盾,解決這一問題的核心是研發(fā)性能優(yōu)異的新興多功能環(huán)保材料。其中鈮基材料得到了特別關(guān)注,作為典型代表,鈮基鐵電材料、鈮基層狀材料和鈮基儲能材料,三者相互聯(lián)系,并展現(xiàn)出巨大的多功能應(yīng)用前景。鈮基鐵電材料可用來研發(fā)速度更快的鐵電存儲器,并有望取代現(xiàn)階段常用的含有毒鉛元素的鉛基壓電材料。鈮基層狀材料由于其獨特的層狀結(jié)構(gòu),可用來研發(fā)高效的吸附-光降解催化劑,從而解決環(huán)境污染問題。鈮基儲能材料具有本征的儲鋰優(yōu)勢,可用來研發(fā)高倍率長壽命的動力電池。目前鈮基材料的這些相關(guān)研究較少,并留有諸多難題亟待解決�；�于此,本論文開展的研究工作和創(chuàng)新點主要包括以下幾點:(1)采用改性的溶膠凝膠法成功制備了高質(zhì)量的無鉛壓電K_0.5Na_0.5Nb_1-xMn_xO_3-δ(KNNMx)薄膜。系統(tǒng)探究了錳元素摻雜對KNNMx薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、晶格振動、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)等的影響。研究結(jié)果表明,摻雜的錳元素的價態(tài)由2+價升高到3+價,并替代Nb<...

【文章頁數(shù)】：179 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 鈮基半導(dǎo)體材料概述
        1.2.1 鈮基鐵電材料
        1.2.2 鈮基層狀材料
        1.2.3 鈮基儲能材料
    1.3 鈮基氧化物材料的制備技術(shù)簡介
        1.3.1 溶膠凝膠法制備薄膜
        1.3.2 水熱溶劑熱法制備鈮基納米粉體
    1.4 鈮基氧化物材料的表征手段
        1.4.1 結(jié)構(gòu)和形貌表征
        1.4.2 光譜性質(zhì)表征
        1.4.3 電學(xué)性質(zhì)表征
        1.4.4 相關(guān)應(yīng)用測試
    1.5 本論文研究的內(nèi)容和意義
    參考文獻
第二章 K_0.5Na_0.5Nb_1-xMn_xO_3-δ無鉛鐵電薄膜的制備及其光電性質(zhì)研究
    2.1 引言
    2.2 錳摻雜的KNN薄膜的制備方法
    2.3 KNNMx薄膜的晶體結(jié)構(gòu)及表面形貌分析
    2.4 錳元素摻雜對KNN薄膜晶格振動的影響
    2.5 KNNMx薄膜的電學(xué)性質(zhì)研究
        2.5.1 錳元素摻雜對KNN薄膜鐵電性質(zhì)的影響
        2.5.2 探索KNNMx薄膜鐵電增強機制
        2.5.3 KNNMx薄膜鐵電疇行為研究
    2.6 KNNMx薄膜橢圓偏振光譜分析
    2.7 本章小結(jié)
    參考文獻
第三章 層狀K₄Nb₆O₁₇薄膜和納米粉體的制備及其光電性質(zhì)和儲能應(yīng)用研究
    3.1 引言
    3.2 K₄Nb₆O₁₇納米晶薄膜的制備及其光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)研究
        3.2.1 K₄Nb₆O₁₇薄膜的制備方法
        3.2.2 K₄Nb₆O₁₇薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌
        3.2.3 K₄Nb₆O₁₇薄膜的電學(xué)性質(zhì)
        3.2.4 K₄Nb₆O₁₇薄膜的透射光譜
        3.2.5 K₄Nb₆O₁₇薄膜的橢圓偏振光譜
        3.2.6 K₄Nb₆O₁₇理論計算分析
    3.3 K₄Nb₆O₁₇納米粉體的制備及其光催化和潛在儲能應(yīng)用研究
        3.3.1 K₄Nb₆O₁₇納米粉體的制備方法
        3.3.2 K₄Nb₆O₁₇納米粉體的晶體結(jié)構(gòu)和形貌分析
        3.3.3 K₄Nb₆O₁₇納米粉體的比表面、熱穩(wěn)定性和電學(xué)性質(zhì)
        3.3.4 K₄Nb₆O₁₇納米粉體的光催化活性研究
        3.3.5 光催化動力學(xué)機制探索
        3.3.6 光電流和光解水制氫活性研究
        3.3.7 K₄Nb₆O₁₇納米粉體的儲能應(yīng)用研究
    3.4 K₄Nb₆O₁₇薄膜和納米薄片化學(xué)態(tài)對比
    3.5 K₄Nb₆O₁₇薄膜和納米薄片的晶格振動對比
    3.6 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 層狀KNb₃O₈納米薄片的制備改性及其光催化和儲能應(yīng)用研究
    4.1 引言
    4.2 可控的介層空間效應(yīng)對KNb₃O₈納米薄片的吸附-光催化影響
        4.2.1 KNb₃O₈納米薄片的制備方法
        4.2.2 KNb₃O₈納米薄片的物性分析
        4.2.3 KNb₃O₈納米薄片的吸附-光催化性能研究
        4.2.4 KNb₃O₈納米薄片的光催化動力學(xué)機制探索
        4.2.5 KNb₃O₈理論計算分析
    4.3 KNb₃O₈納米薄片及其碳改性復(fù)合物的儲能應(yīng)用研究
        4.3.1 碳改性的KNb₃O₈納米薄片的制備方法
        4.3.2 碳改性的KNb₃O₈納米薄片的物性分析
        4.3.3 KNb₃O₈納米薄片及其碳改性復(fù)合物的鋰離子電池應(yīng)用
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 T-Nb₂O₅及其石墨烯改性材料的儲能應(yīng)用研究
    5.1 引言
    5.2 T-Nb₂O₅及其石墨烯改性復(fù)合物的制備方法
    5.3 T-Nb₂O₅及其石墨烯改性復(fù)合物的物性分析
        5.3.1 合成機制、晶體結(jié)構(gòu)及含碳量分析
        5.3.2 比表面及化學(xué)態(tài)分析
        5.3.3 表面形貌及微結(jié)構(gòu)分析
    5.4 T-Nb₂O₅及其石墨烯改性復(fù)合物的儲能應(yīng)用研究
    5.5 動力學(xué)機制解釋及混合型超級電容器應(yīng)用研究
    5.6 本章小結(jié)
    參考文獻
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
附錄Ⅰ 圖表清單
附錄Ⅱ 攻讀博士學(xué)位期間的科研成果
附錄Ⅲ 致謝



本文編號：3992310