浆料分散体系与金属氧化物掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响

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1、中图分类号：单位代号：10280密级：学号：15723015硕士学位论文SHANGHAIUNIVERSITYMASTER’SDISSERTATION浆料分散体系与金属氧化题物掺杂对ZnO压敏电阻性目能的影响作者周文婷学科专业无机化学导师任鑫姚政完成日期2018.04上海大学硕士学位论文姓名：周文婷学号：15723015论文题目：浆料分散体系与金属氧化物掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响上海大学本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合上海大学硕士学位论文质量要求。I上海大学硕士学位论文姓名：周文婷学号：15723015论文题目：浆料分散体系与金属氧化物掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响II上海大学硕士学

2、位论文上海大学理学硕士学位论文浆料分散体系与金属氧化物掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响研究姓名：周文婷导师：任鑫姚政学科专业：无机化学上海大学纳米科学与技术研究中心2018年04月III上海大学硕士学位论文ADissertationSubmittedtoShanghaiUniversityfortheDegreeofMasterinScienceTheInfluenceofSlurryDispersedSystemandMetalOxideDopingonthePropertiesofZnOVaristorsMACandidate：WentingZHOUSupervisor：XinREN,Zhe

3、ngYAOMajor：InorganicChemistryNano-Science&TechnologyResearchCenter,ShanghaiUniversityApril,2018IV上海大学硕士学位论文摘要ZnO压敏电阻因其独特的I-V特性在电力系统中得到了广泛应用。对高梯度大通流压敏电阻的探究十分迫切。本文通过改变分散剂含量与浆料pH值制备A、B系列ZnO压敏电阻，研究浆料分散性与压敏电阻性能的关系。改变添加剂金属氧化物Cr2O3、Sb2O3掺杂量，制备C、D系列ZnO压敏电阻，研究Cr2O3、Sb2O3的含量对ZnO压敏电阻性能的影响。改变Cr2O3/SiO2的掺杂比例与烧结温

4、度，制备出高电位梯度大通流的非线性电阻。1.制备了不同分散剂含量、不同pH值的浆料与电阻片。研究结果表明，当D-134含量低于最适含量时，总浆料粘度显著降低。此时D-134没有饱和吸附于氧化物颗粒表面，这增加了氧化物表面间的吸附引力的可能性。当D-134含量超过最适含量，总浆料粘度略微增加。空间斥力降低，桥接作用产生。随着pH值增加，总浆料的粘度并未降低，因为氢氧根离子部分替代RCOO-离子吸附在在氧化物颗粒程度加强，其他自由分散剂进入液相，此时总浆料只遵循静电稳定机制。微观结构的均匀分布是受良好分散的总浆料的直接影响，从而产生卓越的电气性能。2.制备了不同Cr2O3含量的压敏电阻。研究结果表

5、明，随着配方中Cr2O3含量降低，微观结构中的平均晶粒尺寸略微上升。这是因为Cr2O3生成的尖晶石含量降低，晶粒长大。C1配方为基础配方，但存在漏流高，压比差的问题。在C1配方的基础上，略微降低Cr2O3含量，电学性能得以改善。当Cr2O3含量为0.2mol%或0mol%，电学性能最佳。C4电位梯度300.24V/mm，漏流10μA，压比1.682，非线性系数20.65。C5电位梯度285V/mm，漏流4.6μA，压比1.671，非线性系数23.17。3.制备了不同Sb2O3含量的压敏电阻。研究结果表明，随着Sb2O3掺杂量升高，平均晶粒尺寸下降，这是因为Sb2O3生成的尖晶石含量增多，晶粒生

6、长受到阻碍，使得晶粒与晶界层分布均匀，晶界势垒上升。当Sb2O3含量为1.0mol%时，综合电气性能最佳，D2电位梯度233V/mm，漏流4μA，压比1.721，非线性系数24.51。V上海大学硕士学位论文4.制备了不同Cr2O3/SiO2摩尔比比的压敏电阻。研究结果表明，随着Cr2O3/SiO2比升高，Cr2O3含量升高，SiO2含量降低，但添加剂配方中SiO2在所有金属氧化物中所占摩尔百分比大于Cr2O3所占摩尔百分比，所以SiO2含量降低对电阻片的影响远大于Cr2O3含量增加造成的影响。因此，Cr2O3/SiO2比升高，SiO2与ZnO生成的尖晶石含量减少，无法起到抑制晶粒生长作用，平均

7、晶粒尺寸变大。且随着Cr2O3/SiO2比升高，针孔等缺陷减少。综合电气性能与老化性能，Cr2O3/SiO2比为0.59:2.13制备的E2的电学性能最佳。E2电位梯度327.9V/mm，漏流0μA，压比1.62，非线性系数57.09，KCT0.97，可用于接下来探索不同烧结温度与非线性电阻性能的关系。5.在E2基础上制备了不同烧结温度的压敏电阻。研究结果表明，随着烧结温度降低，低熔点玻璃相物质挥