本文選題：p-BaTiO_3　切入點：p-BaTiO_3/PVDF復合材料　出處：《北京化工大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：本論文從制備納米多孔鈦酸鋇(p-BaTiO3)粉體出發(fā),選擇Ag、 Ni和C作為導體并將其負載到p-BaTiO3顆粒表面,并與PVDF復合制備出多種復合材料,制備高儲能密度的BaTiO3/PVDF復合材料。利用先進測量手段對p-BaTiO3粉體和BaTiO3/PVDF復合材料進行形貌表征、相態(tài)分析以及性能測量。其中在p-BaTiO3上負載7vol% Ni顆粒后成功地制備了儲能密度達到4.89J/cm3的Ni@BaTiO3/PVDF復合材料。采用溶膠-凝膠法,以P123為模板劑,在100nm實心BaTiO3表面上包覆了一層多孔BaTiO3,研究了模板劑P123用量、溶液pH及反應物添加順序對制備的多孔BaTiO3粉體的孔徑及比表面積的影響,確定了制備具有一定孔徑和比表面積的p-BaTiO3的較優(yōu)工藝條件,當P123為3 wt%、反應溶液pH為3-4及100nm BaTiO3乙醇溶液加入到原料液的添加方式,制備出了粒徑為120nm,孔徑為22.4nm且分散較均勻的p-BaTiO3。將制備的p-BaTi03與PVDF復合后,發(fā)現(xiàn)BaTi03/PVDF復合材料介電性能有所提高。隨著p-BaTi03的含量從0%逐漸增大10%時,復合材料的介電常數(shù)從7.5逐漸增大至16.7,擊穿場強先逐漸增大后又開始減小,擊穿場強最大為271 kV/mm,此時p-BaTi03的加入量為3 vol%。當加入7 vol%p-BaTi03顆粒時儲能密度最大為3.83 J/cm3。復合材料儲能密度提高的機理是p-BaTi03較大的比表面積誘導PVDF結晶相態(tài)發(fā)生改變,形成了PVDF的p相。采用浸漬法結合還原處理制備了在p-BaTiO3表面上負載有3 vol%Ag顆粒的Ag@BT顆粒,Ag顆粒的粒徑在10-15nm之間。研究了Ag@BT顆粒的添加量分別為0%、3%、5%、7%和10vol%的Ag@BT/PVDF復合材料的介電、擊穿場強和儲能密度。增加Ag@BT顆粒體積含量,介電常數(shù)逐漸增大,最大為24.2；擊穿場強先增大后減小。以添加3vol%的Ag@BT顆粒時材料的擊穿場強最大為263kV/mm,此時材料的儲能密度為4.34J/cm3。采用浸漬法結合還原處理還制備了Ni含量為7%的Ni@BT顆粒。研究了Ni@BT納米顆粒體積分數(shù)分別為0%、3%、5%、7%、10%的Ni@BT/PVDF復合材料性能。增大Ni@BT顆粒含量,復合材料介電性能逐漸增大,最大介電常數(shù)為20.2。擊穿場強也是先逐漸增大后減小,擊穿場強最大為305 kV/mm,此時加入Ni@BT顆粒為3vol%。當Ni@BT顆粒體積分數(shù)為5%時儲能密度最大,為4.89J/cm3。采用共沸蒸餾法制備了C含量5 vol%的C@BT顆粒。加入10 vol%C@BT顆粒時,介電常數(shù)最大為19.2；加入3 vol%C@BT顆粒時,擊穿場強最大為272kV/mm;加入7 vol%復合材料的最大儲能密度是4.26J/cm3。
[Abstract]:Based on the preparation of nano-porous barium titanate p-BaTiO3 powders, Ag, Ni and C were selected as conductors and loaded on the surface of p-BaTiO3 particles, and various kinds of composites were prepared by composite with PVDF. BaTiO3/PVDF composites with high energy storage density were prepared. The morphology of p-BaTiO3 powders and BaTiO3/PVDF composites were characterized by advanced measurement methods. Phase analysis and performance measurement. Ni@BaTiO3/PVDF composites with energy storage density of 4.89 J / cm ~ 3 were successfully prepared after loading 7vol% Ni particles on p-BaTiO3. P123 was used as template by sol-gel method. Porous BaTiO3 was coated on 100nm solid BaTiO3. The effects of the amount of template P123, pH of solution and the sequence of reactants on the pore size and specific surface area of the prepared BaTiO3 powder were studied. The optimum conditions for preparing p-BaTiO3 with certain pore size and specific surface area were determined. When P123 was 3 wt, the pH of the reaction solution was 3-4 and 100nm BaTiO3 ethanol solution was added to the raw material solution. P-BaTiO3 with a diameter of 120nm and a pore diameter of 22.4nm was prepared. The dielectric properties of p-BaTi03 / PVDF composites were improved when the content of p-BaTi03 was increased from 0% to 10cm. The dielectric constant of the composite increases from 7.5 to 16.7, and the breakdown field strength increases gradually and then decreases. The maximum breakdown field strength is 271kV / mm, and the addition amount of p-BaTi03 is 3 vol.When 7 vol%p-BaTi03 particles are added, the maximum energy storage density is 3.83 J / cm ~ (-3). The mechanism of increasing the energy storage density of the composites is that the larger specific surface area of p-BaTi03 induces the change of crystalline phase of PVDF. The p-phase of PVDF was formed. Ag@BT particles loaded with 3 vol%Ag particles on p-BaTiO3 surface were prepared by impregnation combined with reduction treatment. The particle size of Ag@BT particles was 10-15 nm. The dielectric properties of Ag@BT/PVDF composites with the addition amount of Ag@BT particles of 0% and 10 volr% were studied, respectively. Breakdown field strength and energy storage density. Increasing the volume content of Ag@BT particles, the dielectric constant increases gradually. The maximum breakdown field strength was 24.2.The breakdown field strength increased first and then decreased. The maximum breakdown field strength of the material was 263kV / mm when 3vol% Ag@BT particles were added, and the energy storage density of the material was 4.34J / cm _ 3.The Ni@BT particles with Ni content of 7% were prepared by impregnation combined with reduction treatment. The properties of 10% Ni@BT composite materials with volume fraction of 0% and 10% of Ni@BT particles were studied, and the content of Ni@BT particles was increased. The dielectric properties of the composites increased gradually, and the maximum dielectric constant was 20.2.The breakdown field strength increased at first and then decreased, and the breakdown field strength was 305kV / mm.When the Ni@BT particles were added into the composite, the energy storage density was the highest when the volume fraction of the Ni@BT particles was 5. The maximum dielectric constant was 19.2when 10 vol%C@BT particles were added, the breakdown field strength was 272kV / mm when 3 vol%C@BT particles were added, and the maximum energy storage density of 7vol% composites was 4.26J / cm ~ (-3) by azeotropic distillation.
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

【共引文獻】

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本文編號：1567007