鈮基低維結構氧化物的制備及其光電性質和應用研究
發(fā)布時間：2024-06-11 03:08
科技產品的革新推動了時代的進步,卻衍生出器件、能源和環(huán)境三者之間的關聯與矛盾,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,三者相互聯系,并展現出巨大的多功能應用前景。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構,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研究較少,并留有諸多難題亟待解決。基于此,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量的無鉛壓電K0.5Na0.5Nb1-xMnxO3-δ(KNNMx)薄膜。系統探究了錳元素摻雜對KNNMx薄膜的晶體結構、形貌、晶格振動、光學和電學性質等的影響。研究結果表明,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】：179 頁
【學位級別】：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 結構和形貌表征
1.4.2 光譜性質表征
1.4.3 電學性質表征
1.4.4 相關應用測試
1.5 本論文研究的內容和意義
參考文獻
第二章 K0.5Na0.5Nb1-xMnxO3-δ無鉛鐵電薄膜的制備及其光電性質研究
2.1 引言
2.2 錳摻雜的KNN薄膜的制備方法
2.3 KNNMx薄膜的晶體結構及表面形貌分析
2.4 錳元素摻雜對KNN薄膜晶格振動的影響
2.5 KNNMx薄膜的電學性質研究
2.5.1 錳元素摻雜對KNN薄膜鐵電性質的影響
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
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和儲能應用研究
3.1 引言
3.2 K4Nb6O17納米晶薄膜的制備及其光學和電學性質研究
3.2.1 K4Nb6O17薄膜的制備方法
3.2.2 K4Nb6O17薄膜的晶體結構和表面形貌
3.2.3 K4Nb6O17薄膜的電學性質
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納米粉體的晶體結構和形貌分析
3.3.3 K4Nb6O17納米粉體的比表面、熱穩(wěn)定性和電學性質
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納米粉體的儲能應用研究
3.4 K4Nb6O17薄膜和納米薄片化學態(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
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用研究
4.1 引言
4.2 可控的介層空間效應對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合物的儲能應用研究
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合物的鋰離子電池應用
4.4 本章小結
參考文獻
第五章 T-Nb2O5及其石墨烯改性材料的儲能應用研究
5.1 引言
5.2 T-Nb2O5及其石墨烯改性復合物的制備方法
5.3 T-Nb2O5及其石墨烯改性復合物的物性分析
5.3.1 合成機制、晶體結構及含碳量分析
5.3.2 比表面及化學態(tài)分析
5.3.3 表面形貌及微結構分析
5.4 T-Nb2O5及其石墨烯改性復合物的儲能應用研究
5.5 動力學機制解釋及混合型超級電容器應用研究
5.6 本章小結
參考文獻
第六章 總結與展望
6.1 總結
6.2 展望
附錄Ⅰ 圖表清單
附錄Ⅱ 攻讀博士學位期間的科研成果
附錄Ⅲ 致謝
本文編號：3992310
【文章頁數】：179 頁
【學位級別】：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 結構和形貌表征
1.4.2 光譜性質表征
1.4.3 電學性質表征
1.4.4 相關應用測試
1.5 本論文研究的內容和意義
參考文獻
第二章 K0.5Na0.5Nb1-xMnxO3-δ無鉛鐵電薄膜的制備及其光電性質研究
2.1 引言
2.2 錳摻雜的KNN薄膜的制備方法
2.3 KNNMx薄膜的晶體結構及表面形貌分析
2.4 錳元素摻雜對KNN薄膜晶格振動的影響
2.5 KNNMx薄膜的電學性質研究
2.5.1 錳元素摻雜對KNN薄膜鐵電性質的影響
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
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和儲能應用研究
3.1 引言
3.2 K4Nb6O17納米晶薄膜的制備及其光學和電學性質研究
3.2.1 K4Nb6O17薄膜的制備方法
3.2.2 K4Nb6O17薄膜的晶體結構和表面形貌
3.2.3 K4Nb6O17薄膜的電學性質
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納米粉體的晶體結構和形貌分析
3.3.3 K4Nb6O17納米粉體的比表面、熱穩(wěn)定性和電學性質
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納米粉體的儲能應用研究
3.4 K4Nb6O17薄膜和納米薄片化學態(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
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用研究
4.1 引言
4.2 可控的介層空間效應對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合物的儲能應用研究
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合物的鋰離子電池應用
4.4 本章小結
參考文獻
第五章 T-Nb2O5及其石墨烯改性材料的儲能應用研究
5.1 引言
5.2 T-Nb2O5及其石墨烯改性復合物的制備方法
5.3 T-Nb2O5及其石墨烯改性復合物的物性分析
5.3.1 合成機制、晶體結構及含碳量分析
5.3.2 比表面及化學態(tài)分析
5.3.3 表面形貌及微結構分析
5.4 T-Nb2O5及其石墨烯改性復合物的儲能應用研究
5.5 動力學機制解釋及混合型超級電容器應用研究
5.6 本章小結
參考文獻
第六章 總結與展望
6.1 總結
6.2 展望
附錄Ⅰ 圖表清單
附錄Ⅱ 攻讀博士學位期間的科研成果
附錄Ⅲ 致謝
本文編號：3992310
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