微納結(jié)構(gòu)堿金屬(Li,K)鈮酸鹽的制備及其性能的研究.pdf

1、堿金屬鈮酸鹽體系中的諸多化合物都具有很好的鐵電性能、壓電性能、介電性能、聲光性能、電光性能、熒光性能、光折變性能以及非線性光學(xué)性能等，同時還具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，是集諸多優(yōu)點(diǎn)于一身的多功能光電材料，因此引起了眾多學(xué)者的廣泛興趣。目前許多堿金屬鈮酸鹽已得到了廣泛應(yīng)用，例如鈮酸鉀、鈮酸鋰等材料已被廣泛用在許多電光設(shè)備、激光器變頻和表面聲波等器件中。
　　 隨著微納加工技術(shù)的發(fā)展，微納結(jié)構(gòu)材料以其在電學(xué)、光學(xué)等方面獨(dú)特

2、優(yōu)異的性能受到了人們的廣泛關(guān)注。微納結(jié)構(gòu)材料在電、光器件方面具有十分巨大的應(yīng)用前景，例如可以制作生物系統(tǒng)熒光探針、量子點(diǎn)激光器、二極管、納米傳感器，可廣泛應(yīng)用于邏輯集成電路、集成光路、光催化、納米機(jī)械系統(tǒng)等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，對器件的微型化要求越來越高，此時微納材料的制備加工技術(shù)將成為器件微型化的基礎(chǔ)、成為現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的重要支柱。雖然大尺寸塊體堿金屬鈮酸鹽以其優(yōu)異的性能已得到了廣泛的應(yīng)用，但微納結(jié)構(gòu)堿金屬鈮酸鹽的研

3、究工作仍處于起步階段。因此微納結(jié)構(gòu)堿金屬鈮酸鹽材料的制備工作及其性能的研究對現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)、新信息技術(shù)等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都有十分重要的意義。
　　 本文采用水熱法，以Nb2O5、KOH和去離子水作為反應(yīng)原料，可以在多晶Al2O3襯底上制備得到KNbO3納米針和微納結(jié)構(gòu)K3Nb7O19六棱片。同時在沒有襯底的條件下制備得到了KNbO3納米線，以KNbO3納米線作為反應(yīng)物分別與Li2CO3、LiNO3發(fā)生熔鹽反應(yīng)可以制備得到Li3N

4、bO4、LiNbO3納米顆粒。以Nb粉和尿素作為反應(yīng)物采用水熱法制備得到NH4Nb3O8納米線，以NH4Nb3O8納米線作為反應(yīng)物與Li2CO3發(fā)生熔鹽反應(yīng)可制備得到沿c軸取向生長的菱方結(jié)構(gòu)LiNbO3納米線。隨后對制得微納結(jié)構(gòu)堿金屬鈮酸鹽的形貌、物相、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了表征分析，并對微納結(jié)構(gòu)堿金屬鈮酸鹽的壓電性能、熒光特性以及粉末倍頻效應(yīng)進(jìn)行了進(jìn)一步的深入研究，本文中微納結(jié)構(gòu)堿金屬鈮酸鹽材料的制備及其性能研究方面的相關(guān)工作為微納結(jié)構(gòu)堿金屬鈮

5、酸鹽的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用提供了很好的指導(dǎo)意義。
　　 本文中通過實(shí)驗還發(fā)現(xiàn)以下結(jié)果：
　　 (1)所制備得到KNbO3納米針、KNbO3納米線、K3Nb7O19六棱片、Li3NbO4納米顆粒、LiNbO3納米顆粒以及LiNbO3納米線的結(jié)晶性很好；
　　 (2)K3Nb7O19六棱片和LiNbO3納米線都具有很好的壓電響應(yīng)性能，壓電系數(shù)的最大值可分別達(dá)到80pm/V和100 pm/V左右，都是很好的微納結(jié)構(gòu)無鉛壓電

6、材料；
　　 (3)微納結(jié)構(gòu)LiNbO3、KNbO3在室溫下觀察不到明顯的熒光現(xiàn)象，Li3NbO4納米顆粒在室溫下具有很好的熒光特性，Li3NbO4納米顆粒在247nm的氙燈光源的激發(fā)下可以激發(fā)出376nm熒光，其對應(yīng)的熒光壽命約為119.6μs，Li3NbO4納米顆?？梢宰鳛楹芎玫募{米熒光粉材料；
　　 (4)Li3NbO4納米顆粒沒有明顯的粉末倍頻(SHG)效應(yīng)，KNbO3納米顆粒、KNbO3納米針、KNbO3納米線