Prepare method of the new structure PbTiO3 nanowires

Método de preparación de la nueva estructura de nanocables de PbTiO3

La estructura cristalina de los nanohilos se analizó mediante difracción de rayos X (XRD) y difracción de electrones retrodispersados (EBSD). Los resultados indican que se pueden fabricar nanohilos de PbTiO₃ con una nueva estructura cuando la relación Pb/Ti es igual a 2,2.

INTRODUCCIÓN

Recientemente, las nanoestructuras ferroeléctricas de óxido, incluyendo nanorodos, nanohilos y nanodiscos, son de gran interés no sólo por su riqueza teórica en ferroelectricidad y piezoelectricidad a nanoescala, sino también por sus grandes aplicaciones potenciales en almacenamiento de datos de superalta densidad y sistemas electromecánicos a escala nanométrica (NEMS) [1-3].

El PbTiO₃ (PT) es un importante ferroeléctrico con un elevado punto de Curie Tc de 490 °C, un sistema tetragonal de c / a = 1,064 que lo convierte en uno de los de mayor polarización espontánea entre los materiales ferroeléctricos y su estructura electrónica ha sido ampliamente estudiada [4-6]. Sin embargo, es difícil obtener la cerámica densa de PbTiO₃ puro cuando sufre la transición de fase de la fase cúbica a la tetragonal con gran deformación 6,4 %, rompiendo la cerámica. En la mayoría de los casos, el PbTiO₃ se utiliza en la formación de películas finas o como miembro final de sistemas cerámicos piezoeléctricos [7-8]. Con la miniaturización de los dispositivos piezoelectrónicos y electromecánicos, siguen aumentando los requisitos de nanoestructuras libres que puedan aplicarse a estos dispositivos [9].

La reacción hidrotérmica se utiliza para fabricar nanocables de PbTiO₃, cuya estructura cristalina se analiza con la adopción de la difracción de electrones retrodispersados (EBSD) y la difracción de rayos X (XRD) en este estudio. Los resultados indican que se pueden fabricar nanohilos de PbTiO₃ con una nueva estructura cuando la relación Pb/Ti es igual a 2,2.

EXPERIMENTO

Principales reactivos

Se utilizaron titanato de tetrabutilo de grado químico ((C₄ H₉ O)₄ Ti) y nitrato de plomo Pb(NO₃ )₂ como materiales de partida, hidróxido de potasio como mineralizante, alcohol polivinílico (PVA) y PAA, PEG como aditivos, todos ellos reactivos analíticamente puros adquiridos en el mercado.  El titanio se añadió en forma de hidróxido precipitado TiO(OH)₂ (TOH). Cuando se preparó el TOH precipitado, se utilizó amoníaco como precipitante. Se disolvió (C₄ H₉ O)₄ Ti en etanol desionizado para formar una solución 0,1 / M Ti⁴⁺. Posteriormente, el TOH precipitado se preparó introduciendo la solución de Ti⁴⁺ en una solución de amoníaco 0,15 / M en condiciones de agitación. Para eliminar los iones de amonio, el precipitado de TOH se filtró y se lavó con agua desionizada seis veces. A continuación, el precipitado de TOH fresco se volvió a dispersar en agua desionizada bajo agitación enérgica, seguida de la adición de gránulos de Pb (NO₃ )₂ , KOH y solución de polímero. En la suspensión final, se diseñó una concentración de TOH de 0,1 / M, una concentración de KOH de 2 / M y una concentración de PVA de 0,8 / g-L^-1 respectivamente.