论文部分内容阅读
本文通过直接沉淀法制备钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3)粉体并以其为芯，利用溶胶凝胶法在其上包覆一层多孔Ba0.6Sr0.4TiO3制成多孔钛酸锶钡(p-BST)粉体，利用水热法将使用氧化还原法制备的石墨烯量子点(GQDs)作为碳材料负载到p-BST粉体表面上，获得了GQDs@p-BST粉体。选用溶液浇铸法依次合成了GQDs@p-BST/PVDF和p-BST/PVDF两种复合材料，系统研究了两种复合材料介电性能与p-BST添加量的关系，利用先进测量手段对粉体和复合材料进行相态分析、形貌表征以及电性能测试，并探讨了GQDs的引入对BST/PVDF复合材料储能密度的影响机理。 利用直接沉淀法制备了颗粒尺寸为60nm的实芯Ba0.6Sr0.4TiO3粉体，研究了溶胶凝胶法制备p-BST粉体的影响因素，确定了制备颗粒直径120nm左右，孔直径25nm左右的p-BST粉体的较优工艺条件，即反应温度为85℃，pH为7和陈化时间为36h。研究了水热法制备GQDs@p-BST粉体过程中溶剂对GQDs负载均匀性的影响，当选择氢氧化钠溶液作为溶剂时，GQDs在p-BST粉体表面能够负载均匀，成功合成负载0.1 wt％GQDs的GQDs@p-BST颗粒。系统研究了GQDs@p-BST的添加量对GQDs@p-BST/PVDF复合材料介电性能的影响，进而获得对储储能密度的影响，随着GQDs@p-BST的含量从0 vol％增加到10 vol％，GQDs@p-BST/PVDF复合材料的储能密度先上升后下降，当GQDs@p-BST粉体的含量为7vol％时，GQDs@p-BST/PVDF复合材料的储能密度达到最大值7.9J/cm3，是未负载GQDs的p-BST/PVDF复合材料储能密度的两倍，GQDs的引入提高了p-BST/PVDF复合材料的储能密度。 复合材料的介频谱研究说明，由于GQDs良好的载流子迁移率增加了GQDs@p-BST/PVDF复合材料的界面极化，提高了复合材料的介电常数。FTIR和XRD结果也表明，GQDs的引入，可使PVDF生成有利于增加击穿场强和介电常数的γ晶型，原因是GQDs中的-C=O和PVDF基质中的-CF基团的相互作用影响了PVDF结晶过程中分子链的移动，导致γ晶型PVDF的形成，进而提高了材料整体的储能密度。