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摘 要

钛酸铜钙CaCu₃Ti₄O₁₂（简称CCTO）能够在光电领域得到广泛的应用，介电性能表现的较为优异，主要因为其反常的巨介电常数和极低的介电损耗，比如太阳能电池板，各种电容器等。但目前而言对其光热性能的研究还较少报道，并且就目前的能源与环境的现状来看，大量化石能源的应用造成了环境的污染与破坏，所以我们有更急迫需求来开发应用无污染的能源——太阳能。为此我们拓宽钛酸铜钙在光热性能方面的研究，并应用于生产生活，以此来减少环境污染的压力。

本实验采用固相法，在CCTO的B位掺杂Zr元素，模压成型为片状和条状的样品，烧结后得到不同温度下（1050℃，1075℃，1100℃）不同Zr掺杂量（0.01，0.05，0.1，0.2，0.3）的CCTZO样品。随后进行一系列测试，包括X射线衍射分析，红外发射率分析，光学性能分析，显微结构分析，傅里叶变换红外光谱分析。实验结果表明Zr的加入会普遍增大CCTO的红外发射率和吸收率。1050℃时，最高选择吸收比为1.15，此时掺比为0.05；1075℃时最高选择吸收比为1.17，此时掺比为0.3；1100℃时最高选择吸收比为1.13，此时掺比为0.1。

关键词：钙钛矿 固相法 吸收率 光热性能

The Preparation and study on photothermal properties of

CaCu₃Ti_4-xZr_xO₁₂

Abstract

CaCu₃Ti₄O₁₂(CCTO) can be widely used in the field of photoelectricity, and its dielectric performance is relatively excellent, mainly because of its abnormal giant dielectric constant and extremely low dielectric loss,sucu as solar panels, capacitors, etc. But for now, the study of its photothermal properties is less reported, as for the current situation of energy and the environment, the application of a large number of fossil energy caused the environmental pollution and destruction, so we have more urgent demand to develop the application of pollution-free energy - solar energy. In order to reduce the pressure of environmental pollution, we will broaden the research on the photothermal properties of CCTO and apply it to production and life.

In this experiment, we will adopt the solid phase method and the Ti ion of CCTO were replaced partly by Zr element and molde the powder into sheet and strip samples. After sintering, CCTZO samples with different Zr-doping at different temperatures were obtained. A series of tests were carried out, including X-ray diffraction analysis(XRD), infrared emissivity analysis, optical performance analysis(UVPC), microstructure analysis(SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy analysis(FTIR). The experimental results showed that the addition of Zr will generally increase the infrared emission rate and absorption rate of CCTO. At 1050℃, 1075℃, 1100℃,the highest selective absorption ratio is1.15,1.17,1.13respectively,the doping ratio is0.05,0.3,0.1respectively.

KEYWORDS: perovskite; solid phase method; the absorption rate; photothermal properties

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.1.1能源与环境 1

1.2.1太阳能的利用 2

1.2钙钛矿型复合氧化物 3

1.2.1钙钛矿型复合氧化物的结构 3

1.2.2钙钛矿型复合氧化物的特性 4

1.2.3CCTO的结构 4

1.3 CCTO制备方法 5

1.3.1固相反应法 5

1.3.2共沉淀法 6

1.3.3熔盐法 6

1.3.4溶胶凝胶法 7

1.4CCTO研究进展 7

第二章 实验部分 11

2.1实验目的 11

2.2实验原料及配方 11

2.3实验仪器与设备 12

2.4实验方法 12

2.4.1制备CCTZO预烧粉体 12

2.4.2预烧模压成型 13

2.4.3烧结 13

2.5性能测试 13

2.5.1X射线衍射分析 13

2.5.2红外发射率分析 14

2.5.3光学性能分析 14

2.5.4显微结构分析 15

2.5.5傅里叶变换红外光谱分析 15

第三章 实验结果与分析 16

3.1 X射线衍射分析 16

3.2红外发射率分析 17

3.3光学性能分析 18

3.4显微结构分析 22

3.5傅里叶变换红外光谱分析 22

第四章 结论与展望 25

4.1结论 25

4.2展望 25

参考文献 26

致谢 29

第一章 绪论

1.1引言

1.1.1能源与环境

能源指的是向自然界提供能量转化的物质，几百年来，随着工业革命的到来和人类社会的发展，我们对各种各样的能源的需求量日益增大，例如热能，风能和生物能等等。能源根据不同的分类规则有着不同的内涵。比如按照来源可分为三类,：（1），来自太阳的能量，比如风能；（2），地球本身的能量，比如地热能，地壳内的能量；（3），由于外在星体对地球的引力产生的能量，比如潮汐能。在历史发展的过程中，人类对能量转换进行了大量的研究与实践。在海洋科学的发展中，风能和动能可以相互转化，风力也可以转化为电力（风力机）。在航天科学领域，大量的热能又可以转化为巨大的动能，煤，石油和天然气中转化为电力部分的比重越大，表明人们对电气化的应用极为广泛，社会的生产和生活的档次越高。

图1-1 能源转换图

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