PZT纳米线的制备和表征.docx

章节目录绪论11PZT纳米线”“的相关知识11.1PZT压电”“陶瓷背景知识、发展、特点11.1.1压电”“的一些基本概念11.1.2压电”“材料”“的发展及应用21.2纳米材料基本知识及制备方法21.2.1纳米材料”“及其性能31.2.2纳米粉体的制备方法431.3PZT的性能特点31.4研究PZT纳米线的意义32PZT纳米线的实验42.1PZT纳米线水热法的制备工艺42.1.1水热法”“的特点42.1.2PZT水热法制备的基本原理42.2PZT纳米线PVA辅助的水热法制备配方842.3实验结果的分析53ITO”“粉体制备实验123.1ITO粉体背景知识、制备方法及其特点123.1.1ITO粉体的背景知识123.1.2ITO粉体的制备方法及其特点123.2ITO粉体的制备实验123.2.1ITO粉体的制备方法、原理与影响因素123.2.2ITO粉体的制备133.3实验结果143.3.1实验现象、结果143.3.2表征及其讨论14结论17参考文献18致谢19现在不是 时候 伤心 哈哈19就是你在 实验 干吗 呢呢19感谢常钢副教授在实验方案的制定以及改进方面给予的悉心指导，常钢老师为人真诚热情、知识渊博、对待学生耐心负责。在我写作论文的过程中常老师给予我和多的建议并耐心帮我修改论文。论文中实验数据的分析是在常老师的帮助下完成的。19 IV图目录图 11 压电”“原理示意图1图 21 1PVA XRD图谱6图 22 1/2PVA XRD图谱6图 23 1/4PVA XRD图谱6图 24 1/8PVA XRD图谱7图 25 1/32PVA XRD图谱7图 26 1/64PVA XRD图谱7图 27 1/128PVA XRD图谱8图 28 0PVA XRD图谱8图 29 1/16PVA XRD图谱8图 210 1/16PVA XRD图谱9图 211 1/32PVA XRD图谱9图 212 1/32PVA XRD图谱9图 213 1/64PVA XRD图谱9图 214 1/64PVA XRD图谱10图 215 1/2PVA的SEM图10图 216 1/4PVA的SEM图10图 217 1/8PVA的SEM图11图 218 0PVA的SEM图11图 31 升温曲线14图 32 ITO粉体的XRD衍射图样16表目录表 111表 215表 22 对照试验5一维PbTi0.52Zr0.48O3（PZT）压电”“纳米线的可控制备及其生长机理研究2012/12/17 12:29 PM摘 要由于压电”“材料”“锆钛酸铅（PZT）具有优越的压电”“性能，同时当制备成纳米线时，会表现出比表面积大等纳米材料的特性，故其在微-纳米器件方面具有很大的应用潜力，如可制备PZT基的纳米发电机为微-纳米器件提供电源等。大多数论文都是用PAA或PVA等表面活性剂辅助水热法制备PZT纳米线，本论文首先通过PVA辅助的水热法制备PZT纳米线，研究了PVA表面活性剂的添加量对实验结果的影响，然后我们发现在不使用任何表面活性剂的条件下，采用ZrClO2(8H2O)，(C4H9O)4Ti，Pb(NO3)3为前驱物，KOH为矿化剂，两步法水热合成四方相钙钛矿结构的PbZr0.52Ti0.48O3纳米线，第一步水热过程所得产物并非钙钛矿结构，而是Zr掺杂的PbTiO3，还需经过后退火处理将粉体在650退火20min，便可以实现晶形从非钙钛矿结构到钙钛矿结构的转变。我们的表征方法主要是XRD和SEM。【关键词】锆钛酸铅 纳米线 水热法 表面活性剂The Controllable Manufacture and Research of Growth Mechanism of One-Dimension PZT Piezoelectric NanowiresAbstractBecause of its high quality piezoelectric properties and when manufactured into nanowires it demonstrates many nano-materias properties such as having great specific surface area, the PZT holds great potential in the field of application of micron-nano devices, such as PZT nanowires-based nano-generator. In many papers the PZT nanowires are synthesized through the polymer-assisted hydrothermal method, the surfactants they use are PAA or PVA. In this paper, we synthesis the PZT nanowires by PVA-assisted hydrothermal method and investigate the effect of amount of PVA on the experiment, then we find that we can get PZT nanowires through two-step method with ZrClO2(8H2O)，(C4H9O)4Ti，Pb(NO3)3 as precursor and KOH as mineralizer without adding any surfactants. Non-perovskite precursor wires were first fabricated by hydrothermal processing, but PbTiO3 doped Zr. It can achieve perovskite from non-perovskite A subsequent annealing at 650 20 min.【key words】Lead Zirconate Titanate nanowires hydrothermal method surfactantIOP PUBLISHINGNanoTechnologyNanotechnology 23(2012)11540(6pp)doi:10:1088/0957-4484/23/11/11540绪论本文主要研究了用聚合物辅助的水热法合成PZT纳米线的情况，首先我们控制实验中PVA的添加量，研究表面活性剂PVA的用量对实验结果的影响，然后我们发现在不使用任何表面活性剂的情况下仍可以得到PZT纳米线。本实验中无论添加PVA与否，由水热法直接制备的样品均含有杂相，要经过退火处理之后才能完全生成钙钛矿结构。对样品的表征主要集中在晶相和形貌，所用的表征方法分别为XRD和SEM。然后，我还对ITO粉体的制备进行了研究和论述。制备ITO粉体的主要目的是利用其红外性能，在军用方面应用于隐身涂料,目前制备ITO粉体的方法较为成熟和可靠地便是共沉淀法，本实验中采用的便是共沉淀法，制备的粉体的晶相和相关文献报道的得到了很好的吻合。我们主要对所得样品的晶相、颗粒尺寸和形貌感兴趣，所用的表征方法为XRD和TEM。1 PZT纳米线”“的相关知识1.1 PZT压电”“陶瓷背景知识、发展、特点1.1.1 压电”“的一些基本概念压电”“效应是指对某些电介质晶体施加机械应力时，晶体内部正负电荷中心发生相对位移而产生极化，导致晶体两端表面出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与外力成正比，这种没有电场作用，由机械应力的作用而使电介质晶体产生极化并形成晶体表面电荷聚集的现象即为压电”“效应（或正压电”“效应）1。与此相反，当一块具有压电”“效应的晶体置于外电场中，由于晶体的电极化造成的正负电荷中心位移，导致晶体形变，形变量与电场强度成正比,这便是“逆压电”“效应”。具有压电”“效应的物体，被称为“压电”“体”。晶体是否具有压电”“性，取决于晶体的结构及结构对称性。压电”“晶体首先必须是不导电的（至少是半导体性），同时结构还必须有分别带正电荷和负电荷的离子或离子团，所以压电”“晶体一般是离子性晶体或由离子团组成的晶体，它只存在于无对称中心的晶类中。压电”“效应机理示意图如图1.1所示。图 11 压电”“原理示意图对于陶瓷等多晶材料，晶粒无序排列而呈各向同性状态。只有当压电”“陶瓷体在较高电压的直流电场中进行“预极化”处理后，才呈现压电”“效应。压电”“陶瓷实际上是一种经过极化处理的、具有压电”“效应的铁电陶瓷，它是一能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。近年来，压电”“材料”“研究进展很快，已远远超出了原有单晶的范围，在力、热、光、湿等等功能转换器件中发挥了重要作用。1.1.2 压电”“材料”“的发展及应用“1880年居里兄弟发现电气石的压电”“效应以后，便开始了人类压电”“学的历史，1881年居里兄弟又通过实验发现了逆压电”“效应。刚开始，石英是压电”“晶体的代表，并在第一次世界大战上用于探测德国的潜水艇。在1947年，美国的罗伯特在钛酸钡陶瓷上加高电压进行极化从而发现了压电”“陶瓷的亚典型，随后美国、日本积极开展钛酸钡系列的压电”“陶瓷，在超生换能器、音频换能器、压力传感器以及滤波器、谐振器方面得到广泛应用”2。在1955年，美国的B.贾菲等人发现了锆钛酸铅（PZT）二元系列的压电”“陶瓷，其在性能方面远优于钛酸钡（BaTiO3），大大促进了压电”“陶瓷的应用速度，为压电”“的应用打开了一个崭新的局面。压电”“材料”“的应用领域可以粗略分为两大类：“即振动能和超声振动能-电能换能器应用，包括电声换能器，水声换能器和超声换能器等，以及其它传感器和驱动器应用”2。基本原理一般是将机械振动转变为电信号或在电场的驱动下产生机械振动，分别利用的是压电”“陶瓷的压电”“性能和逆压电”“性能。在生活中的例子有麦克风，利用的是空气的振动驱动压电”“芯片产生电信号，而在军事上的应用是声纳，其利用水波的振动来驱动并产生相应的电信号进行探测。目前，压电”“陶瓷已经在生活、军事、生物医学、航空等各个领域均有广泛的应用。而在器件方面，总括起来，主要有以下几种：（1） 信号处理：滤波器、鉴频器、放大器、调制器等等。（2） 存储显示：铁电存储器、铁电显示器等。（3） 接收发射：声纳、超生探声器、水下扬声器和传感器、耳机、遥控器等。（4） 计测：加速度表、微位移器、微量天平、压力计、风速计、方位探测器等。（5） 信号发生器：压电”“振荡器、电声换能器、超声换能器等。（6） 其他：压电”“打火机、汽车点火器、静电除尘器、负离子发生器等。1.2 纳米材料基本知识及制备方法1.2.1 纳米材料”“及其性能“纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸范围或它们作为基本单元构成的材料”3。纳米材料有许多不同于块体材料的特殊性能，主要由以下几方面：（1） 表面与界面效应。纳米材料通常有很大的比表面积，通常反应活性比较大，且可作为反应的催化界面。（2） 小尺寸效应。当材料的尺寸处于与光波波长、德布罗意波长等相当的纳米级时，由于其晶体周期性的边界条件被破坏，会表现出特异的光、电、热等物理性能，比如说金属颗粒的粒径在达到纳米级时，其便会失去金属光泽。（3） 量子尺寸效应。指当例子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。（4） 宏观量子隧道效应。量子隧道效应指当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒，近些年来发现一些宏观的物理量也可以发生量子隧穿，我们称之为宏观量子隧道效应。1.2.2 纳米粉体的制备方法4制备纳米粉包括纳米颗粒和纳米线、纳米棒等。制备纳米颗粒的方法有：（1） 共沉淀法（2） 水热法（3） 溶胶凝胶法制备纳米线、棒的方法有5：（1） 静电纺丝发（2） 水热法（3） 模板法（硬模板、软模板）（4） 化学气象沉积法1.3 PZT的性能特点（1） PZT系列陶瓷具有优越的压电”“性能，其居里点较高，机电耦合系数K以及机械品质因素Qm大，温度稳定性和耐久性好，并且其形状可以任意选择，便于工业化生产。（2） PZT系列材料由于含铅，其对环境会造成污染。1.4 研究PZT纳米线的意义(一)可应用PZT的压电”“性能制备纳米发电机，为微-纳米电子设备提供电源。(二）可利用PZT的铁电性能制备高密度铁电随机存储设备。(三）随着电子设备的微型化，PZT纳米线会在纳米传感器、能量转换器等微-纳米领域展现出很大的应用前景。202 PZT纳米线的实验2.1 PZT纳米线水热法的制备工艺2.1.1 水热法”“的特点用水热法制备纳米粉体，主要由以下几个特点：（1） 相较于气象法和物理方法，其反应温度相对较低。（2） 在封闭容器中，避免了组分的挥发，更利于产物符合化学计量比。（3） “溶剂（水）处于接近临界、临界甚至超临界的状态，其水解度很大，可促进反应的进行，有时可使在该温度条件下不能发生的反应可以进行”6。（4） 所制备的纳米颗粒一般比较均匀、纯度高，“具有分散性好、无团聚或少团聚、晶粒结晶良好、晶面显露完整等特点”7。2.1.2 PZT水热法制备的基本原理目前解释PZT纳米线水热法制备方法的原理有两种：（1） 溶解-结晶机理：当悬浮在溶液中的反应物粒子，被部分溶解在溶液中，形成过饱和溶液，过饱和离子或离子团相互作用，生成溶解度相对较小的PZT晶核，晶核在悬浮液中相互碰撞，小的晶核逐渐溶解，大的晶核慢慢长大，大到一定程度，就从溶液中沉淀出来。这一过程是一个边溶解边反应的过程，其反应驱动力是反应物和生成物在溶液介质中溶解度的不同。（2） 原位替换机理：在溶液中加入适量的强碱作为矿化剂，则可溶性的反应物水解后，Ti和Zr的水合离子随着溶液的浓缩，优先形成TiOTi和ZrOZr的联结体，而Pb随机地占据了无定形Ti和Zr凝胶体中的位置。在水热条件下，PZT晶核最可能通过原位转变机理形成，与Ti和Zr凝胶体不成一体化的Pb元素，在凝胶体中作相对移动，最后形成钙钛矿结构的长程有序产物。而水热处理过程，则能促使TiOTi，和ZrOZr联结体的破裂，从而形成PZT纳米粉体，形成粉体的化学成分是由凝胶体的化学成分所决定的。 本实验中发生的化学反应有：NH3H2ONH4+OH (2-1)ZrOCl28H2O+2OHZrO(OH)2+2Cl+8H2O (2-2)Ti(C4H9O)4+4H2OTi(OH)4 +4C4H9OH (2-3)13ZrO(OH)2+12Ti(OH)425Zr0.52Ti0.48O(OH)2+12H2O (2-3)Pb(NO3)2+2OHPb(OH)2+2NO3 (2-4)Pb(OH)2+Zr0.52Ti0.48O(OH)2PbZr0.52Ti0.48O3+2H2O (2-5)2.2 PZT纳米线PVA辅助的水热法制备配方8所用原料如Error! Reference source not found.所示：表 21ZrOCl2(8H2O)(分析纯AR)钛酸丁酯(化学纯)NH3(H2O)Pb(NO3)2(分析纯AR)KOH(分析纯AR)0.1M0.08M0.15M0.11M0.5M其中，M代表mol/L，NH3(H2O)是作为沉淀剂，而KOH则作为矿化剂，而选用PVA作为表面活性剂，由于本实验中PVA的用量是变量，故未在上表中列出。本实验中所用设备和仪器为：武汉科尔仪器设备有限公司生产的85-1型磁力搅拌器、202-00AB型台式电热恒温干燥箱等。实验步骤如下：（1） 将钛酸丁酯溶于乙醇中，并与溶入超纯水的氧氯化锆混合均匀，然后将混合溶液逐滴滴加到氨水溶液中，磁力搅拌30min。（2） 反复清洗所得的胶体并将其重新分散到水中，依次向其中加入硝酸铅溶液、氢氧化钾溶液和一定量的PVA溶液，磁力搅拌30min。（3） 将所得溶液转移至反应釜中，让其在设定的时间和温度条件下反应。（4） 反应结束后，先后用超纯水和乙醇反复清洗反应产物并在70温度先干燥。2.3 实验结果的分析我们共进行了11组的对照实验，实验条件和结果如下表所示：表 22 对照试验实验编号KOH浓度PVA浓度前驱物浓度比温度 时间 填充度实验结果XRD形貌10.5M5PVA八水氧氯化锆 0.08M钛酸丁酯 0.1M硝酸铅 0.11M未按照化学计量比溶解各前驱物氨水以浓氨水的形式滴加15毫升20012h35ml延长时间和提高温度后发现实验结果并没有显着的提高无定形团聚物20.5M2PVA无定形团聚物30.5M1PVA无定形团聚物40.5M1/2PVA无定形少量纳米线50.5M1/4PVA刚出现峰形少量纳米线60.5M1/8PVAPT结构纳米线较多70.5M1/16PVAPT结构纳米线较多80.5M1/32PVAPT结构纳米线较多90.5M1/64PVAPT结构纳米线较多100.5M1/128PVAPT结构纳米线较多110.5M0PVAPT结构纳米线较多表 22中，1PVA浓度为0.0168g/ml，由上表结果可知，随着PVA用量的减小，所得的纳米线数量会逐渐增加，而当不使用任何的表面活性剂的时候，也可以得到纳米线，但是直接通过水热法制备的纳米线含有杂相，而非纯PZT结构，在下一步进行退火之后才是纯PZT结构。以下从图 21至图 28是1PVA、1/2PVA、1/4PVA、1/8PVA、1/16PVA、1/32PVA、1/64PVA、1/128PVA和不添加PVA所制得样品的XRD衍射图谱,从XRD衍射图谱中可以清楚的反映出PVA对所制备粉体晶相的影响。图 21 1PVA XRD图谱图 22 1/2PVA XRD图谱图 23 1/4PVA XRD图谱图 24 1/8PVA XRD图谱图 25 1/32PVA XRD图谱图 26 1/64PVA XRD图谱图 27 1/128PVA XRD图谱图 28 0PVA XRD图谱我们发现，在PVA添加量分别为1和1/2时，其衍射图谱没有明显峰值，说明未出现晶相结构，而在1/4PVA时，开始出现峰值，随着PVA添加量的减小，其衍射图谱的峰值强度虽然有所变化，但是基本上峰位没有变化，尤其，以上通过水热法直接得到的粉体的XRD衍射图谱在15左右均有一个峰，而标准的PZT结构的XRD在此位置没有峰值出现，故含有杂相，需对其进行下一步的退火，而在45左右，其XRD衍射图谱均为单峰，与标准图谱对照可知，所得到的粉体为三方相结构。以下从图 29至图 214是PVA添加量分别为1/16、1/32、和1/64时，在650退火20min前后粉体XRD衍射图谱的变化情况。图 29 1/16PVA XRD图谱图 210 1/16PVA XRD图谱图 211 1/32PVA XRD图谱图 212 1/32PVA XRD图谱图 213 1/64PVA XRD图谱图 214 1/64PVA XRD图谱以上退火前后样品XRD衍射图样峰值变化情况说明，在未进行退火前，样品中含有杂质相，退火后杂质相去除，样品变为PZT纯相。以下是PVA添加量分别为1/2、1/4、1/8、和0的情况下的SEM图:图 215 1/2PVA的SEM图图 216 1/4PVA的SEM图图 217 1/8PVA的SEM图图 218 0PVA的SEM图从SEM图像可知，在以上几种情况下，均可以得到PZT纳米线。在PVA添加量为1/2时，生成的纳米线较多，随着PVA用量的减小，生成的纳米线增多，且形貌逐渐规整，在1/8时，所制备的纳米线最好，而在不添加PVA的情况下所得到的纳米线数量较少，且形貌很不规整。3 ITO”“粉体制备实验3.1 ITO粉体背景知识、制备方法及其特点3.1.1 ITO粉体的背景知识“掺铟氧化锡（Indium tin oxide, ITO）是一种n型半导体材料，在实际应用中多以薄膜的形式出现，ITO薄膜具有对可见光透明、强烈反射红外光、电阻低的特点，应用十分广泛，比如在手机触摸屏以及显示器上的应用”9。ITO薄膜的制备一般都是先将ITO粉体制成靶材，然后用直流磁控溅射法将靶材制成ITO薄膜，由于溅射所有的靶材的致密度和纯度对ITO薄膜的性能有很大的影响，而制备靶材所用的ITO粉末，则要求其纯度高、粒度小、分散性好、掺杂均匀性好，ITO粉体的质量对制备的ITO靶材的影响非常大，所以制备ITO粉末成为非常关键的技术,目前国际上只有日本、韩国、德国等少数国家能够生产高性能的ITO靶材。“ITO粉体在军事上的红外隐身涂层的应用方式主要是作为填充料，利用ITO粉体的红外吸收和红外地发射率的特点”10。ITO材料之所以能反射红外线并对可见光透明的原因是：“由于ITO材料的禁带宽度比较大，故其对可见光不产生吸收，但是由于ITO中的载流子的等离子振荡效应，其振荡频率与红外线频率相近，故会发生反射”11。3.1.2 ITO粉体的制备方法及其特点3.2 ITO粉体的制备实验3.2.1 ITO粉体的制备方法、原理与影响因素本实验制备ITO粉体的主要目的是用于隐身涂料,故对其纯度要求较低，又由于所得到的ITO为固溶体，故In和Sn元素比可在一定范围内变化而不影响其晶型。“目前制备ITO粉体的方法主要有共沉淀法、气-液-固法、溶胶凝胶法、水热合成发、喷雾燃烧法和微乳法，而共沉淀法制备的产品纯度最高，并且实验步骤比较简单，其是通过溶液中的各种化学反应直接得到化学成分均一的纳米粉体材料，且得到的纳米粉体粒度小而且分布均匀”12。本实验所用的方法是共沉淀法，共沉淀法是制备含有两种或两种以上金属元素的复合氧化物超细粉体的重要方法，其基本原理是金属元素基本在溶液中以阳离子的形式存在并达到分子级别的均匀混合，然后我们向溶液中加入沉淀剂，经共沉淀生成混合物或是固溶体前躯物，然后对其进行热处理，便可以得到相应的二元或多元金属氧化物。本实验中发生的化学反应的方程式如下沉淀过程的主要化学反应有:InCl3+3NH3H2O=In(OH)3+3NH4Cl Error! No text of specified style in document.SnCl45H2O+4NH3H2O=Sn(OH)4+4NH4Cl+5H2O 31煅烧过程中会发生的反应有：2In(OH)3=In2O3+3H2O Sn(OH)4=SnO2+2H2O 在本实验中，影响实验结果的因素以及相关变化规律如下13（1） In离子浓度。当In离子浓度过低时，前驱体晶胞形成速率小，但晶胞长大速率快，导致前驱体的晶粒较大，而当In离子浓度过高时，形成的前驱体的胶体粒子易发生团聚，同样会导致晶粒较大。本实验确定In离子的浓度为0.2mol/L。（2） 老化时间对ITO粒度的影响。老化是指在沉淀反应结束后，使沉淀物与母液在一定条件下继续接触一段时间，使沉淀物的性质随时间发生不可逆的结构变化，又称陈华或熟化。在这期间发生的变化主要有颗粒粒度变化、晶型完善与晶形转变、凝胶脱水、收缩等。本实验确定的老化时间为2h。（3） PH值对ITO粒度的影响。在前驱体存在的胶体悬浮液中，存在着胶粒表面电荷或电势引起的作用力。通过颗粒表面附近的离子型物质的非化学计量吸附/解吸作用或者通过表面与水溶性戒指的反应在颗粒表面产生表面电荷，胶体表面电荷的存在增加交替团聚并最终影响分体的粒径大小。我们可以通过调节PH值来控制表面电荷的多少，这样我们可以通过寻找一个合适的PH值来消除由胶粒表面电荷引起的颗粒团聚。3.2.2 ITO粉体的制备本实验制备ITO的原料分别为：InCl34H2 O(工业纯3N)、SnCl45H2O（国药集团化学试剂有限公司生产，分析纯AR）、聚乙二醇(PEG，化学纯CP)、浓氨水(分析纯AR)、超纯水、无水乙醇（分析纯AR）等。本实验所用仪器和设备：德国A210P型电子天平(精确度为0.0001g)、坩埚、玛瑙研钵、烧杯、天津泰斯特仪器有限公司生产的202-00AB型台式电热恒温干燥箱、武汉科尔仪器设备有限公司生产的85-1型磁力搅拌器、南京大学仪器厂生产的KBF1100箱式炉、TG16-WS台式高速离心机等。本实验理论预期做出5g的ITO粉体，综合考虑溶液体积和粉体的聚集情况，“决定控制In离子的浓度在0.2mol/L左右，而Sn的用量则按照最终产物中In2O3h和 SnO2质量比为9:1进行确定”14，PEG的用量为总溶液质量的0.5，“而浓氨水的用量以溶液总体积的25%来量取”15。实验步骤如下：（1） 分别称量聚乙二醇（PEG）0.0810g、SnCl45H2O为1.1630g、InCl35H2 O为9.5037g，将其放入盛有一定量超纯水的250ml的烧杯中，磁力搅拌溶解。（2） 将磁力搅拌机和烧杯转移至通风橱中，以下操作均在通风橱中进行操作。先向溶液中添加超纯水将溶液总体积调至用烧杯大概称量40.5ml的浓氨水，然后边磁力搅拌边逐滴将浓氨水加入烧杯中。（3） 陈华2h后，用离心的方法清洗粉体至中性，清洗的具体方法是三次超纯水清洗，三次乙醇溶液清洗，转速为4000r/min，每次离心时间为4min，最后一步用乙醇清洗并转移至另一烧杯中，放入干燥箱中在80的温度下进行干燥。（4） 用玛瑙研钵将干燥后的产物研磨成粉状，后转移至氧化铝坩埚中，进行烧结。“升温曲线如下图所示”16：图 31 升温曲线（5） 待烧结完毕,让其自然冷却后取出坩埚，将粉体转移至样品袋中，以备进一步分析。3.3 实验结果3.3.1 实验现象、结果在实验中，向溶液中逐滴滴加浓氨水的时候，溶液首先出现白色片状沉淀，随着滴加量的增加，白色片状沉淀会逐渐增加，且需要增大磁力搅拌挡数，说明此时溶液粘度变大，当浓氨水滴加到一定程度时，片状沉淀消失，溶液变成乳白色，这时磁力搅拌变得容易，需要减小其挡数，然后直至浓氨水滴加完全，溶液一直为乳白色。陈华2h后的溶液，当对其静置一段时间后，会出现分层现象，说明有沉淀生成，分层所需时间越长，说明所制备的粉体粒径越小且越均匀。当在干燥箱中干燥后，如果最后转移粉体时用的是超纯水，则干燥后结块严重，如用乙醇，则较疏松。按照上面的升温曲线烧结后，粉体无需研磨，取出时上层粉体发绿，总体呈淡黄色，与文献报道的ITO粉体颜色一样。3.3.2 表征及其讨论本实验对ITO粉体的表征手段主要是TEM和XRD。以下是所制备的ITO粉体的TEM图像： 图3-1 图3-2 图3-3 图3-4 图3-5 图3-6由上图可知，所制备的ITO粉体为球形，粒度分布比较均匀，粒径大小平均在30nm左右。以下是所制备的ITO粉体TEM的衍射花样： 图3-7 图3-8由图可知，所制备的ITO粉体的结晶情况较好。以下是所制备的ITO粉体的XRD衍射图样：图 32 ITO粉体的XRD衍射图样“所制备的ITO粉体的XRD衍射图样与相关文献报导的衍射图样吻合的很好，说明所制备的ITO粉体的晶相正确”17。综上所述，由本实验介绍的水热法制备的ITO粉体颜色呈淡黄色，颗粒为球状且尺寸均匀，粒径大小平均为30nm，且制备的ITO粉体的结晶情况良好，晶型完全正确。结论本论文首先介绍了PZT纳米线的制备和表征实验，我们采用PVA辅助的水热法，制备出了PZT的纳米形貌，研究了PVA添加量对产物形貌的影响，得到在PVA添加量为1/8时，所制备的样品最好。并且我们还发现，在不添加任何表面活性剂的情况下，仍可以得到少量的PZT纳米线。然后，我们还对ITO粉体的制备和表征实验进行了介绍，本实验制备ITO粉体是通过化学共沉淀法，并对前驱物进行烧结，得到了淡黄色的粉状产物，经TEM和XRD分析，其粒径分布均匀，粒径大小大约为30nm左右，晶相为ITO，与相关文献基本吻合。本实验中ITO粉体的粒径仍可以进一步减小，打算在下一步工作中改善烧结工艺。参考文献1 王国梅,万发荣主编材料物理M第一版武汉:武汉理工大学出版社，2004.8.1