Re2O3（Re=Pr,Nd）掺杂SrTiO3陶瓷的结构与储能特性
来源期刊：稀有金属材料与工程2014年第7期
论文作者：沈宗洋 胡其国 李月明 王竹梅 骆雯琴 洪燕 谢志翔 洪璐
文章页码：1671 - 1675
关键词：钛酸锶;稀土掺杂;缺陷结构;高压电容器;储能陶瓷;
摘 要：采用固相法制备了稀土氧化物Re2O3（Re=Pr,Nd）掺杂SrTiO3陶瓷,其化学式为[Re0.02Sr0.97（VSr）0.01]TiO3（Re0.02Sr0.97TiO3:Re-STO,Re=Pr,Nd）。XRD分析结果表明,Re-STO陶瓷具有与纯SrTiO3（STO）陶瓷类似的单一立方钙钛矿结构。SEM分析发现Re-STO陶瓷的晶粒尺寸分布很不均匀,大晶粒在10μm左右,而小晶粒只有1μm左右,小晶粒填充在由大晶粒形成的晶界或三角晶界处。采用HP4294精密阻抗分析仪、JJC9906-A介电强度测试仪以及FMRL偏压测试系统测试了Re-STO陶瓷的介电性能,并评价了其储能特性。结果表明:在最佳烧成温度1350℃制备的Re-STO陶瓷在1 kHz下的相对介电常数（Pr-STO:εr=1860;Nd-STO:εr=1670）是纯STO陶瓷的（εr=300）5倍以上,而介电损耗则保持在0.03（1 kHz）以下;Re-STO陶瓷具有较高的击穿强度Eb>15 kV/mm;在本研究的偏压测试条件范围内,Re-STO陶瓷的εr变化均在±12%以内,其储能密度与偏压则符合二次抛物线关系。因此Re-STO陶瓷可近似认为是线性电介质,是中高压固态储能介质材料理想的候选体系。本研究还对Re-STO陶瓷的相结构、微观结构以及可能的缺陷结构与其介电性能、储能特性之间的关系进行了讨论。
沈宗洋，胡其国，李月明，王竹梅，骆雯琴，洪燕，谢志翔，洪璐
景德镇陶瓷学院江西省先进陶瓷材料重点实验室
摘 要：采用固相法制备了稀土氧化物Re2O3（Re=Pr,Nd）掺杂SrTiO3陶瓷,其化学式为[Re0.02Sr0.97（VSr）0.01]TiO3（Re0.02Sr0.97TiO3:Re-STO,Re=Pr,Nd）。XRD分析结果表明,Re-STO陶瓷具有与纯SrTiO3（STO）陶瓷类似的单一立方钙钛矿结构。SEM分析发现Re-STO陶瓷的晶粒尺寸分布很不均匀,大晶粒在10μm左右,而小晶粒只有1μm左右,小晶粒填充在由大晶粒形成的晶界或三角晶界处。采用HP4294精密阻抗分析仪、JJC9906-A介电强度测试仪以及FMRL偏压测试系统测试了Re-STO陶瓷的介电性能,并评价了其储能特性。结果表明:在最佳烧成温度1350℃制备的Re-STO陶瓷在1 kHz下的相对介电常数（Pr-STO:εr=1860;Nd-STO:εr=1670）是纯STO陶瓷的（εr=300）5倍以上,而介电损耗则保持在0.03（1 kHz）以下;Re-STO陶瓷具有较高的击穿强度Eb>15 kV/mm;在本研究的偏压测试条件范围内,Re-STO陶瓷的εr变化均在±12%以内,其储能密度与偏压则符合二次抛物线关系。因此Re-STO陶瓷可近似认为是线性电介质,是中高压固态储能介质材料理想的候选体系。本研究还对Re-STO陶瓷的相结构、微观结构以及可能的缺陷结构与其介电性能、储能特性之间的关系进行了讨论。
关键词：钛酸锶;稀土掺杂;缺陷结构;高压电容器;储能陶瓷;
