Comparison of powder synthesis methods for the production of potassium sodium niobate (KNN)
Potasyum sodyum niyobat (KNN) üretiminde toz sentez yöntemlerinin karşılaştırılması
- Tez No: 631204
- Danışmanlar: PROF. DR. ÇEKDAR VAKIF AHMETOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT ADEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 64
Özet
Alkali niyobat bazlı, potasyum sodyum niyobat, x=0.5(morfotropik faz sınırına denk gelen kompozisyon) için KxNax-1NbO3, malzemelerin en yaygın olarak kullanılan, kurşun bazlı kurşun zirkonat titanatların (PZT) ikamesi olarak kullanılmak üzere umut verici olduğu raporlanmıştır. Bu tezde, KNN partikülleri üç ayrı toz sentezi yolu kullanılarak elde edildi: geleneksel katı hal reaksiyonu, hidrotermal sentez ve sol-jel yöntemi. Sentezlenen tozlar, karşılaştırmalı bir çalışma sağlamak ve KNN sentezindeki zorlukların altını çizmek için çeşitli yöntemlerle karakterize edildi. Geleneksel yöntemde, perovskit olmayan safsızlık oluşumlarının yüksek riski nedeniyle bu yöntem sürdürebilir bulunmamıştır. Ayrıca sonuçlar, MPB bileşimine sahip tek fazlı KNN tozunun, ikinci NaNbO3 fazının kaçınılmaz oluşumu nedeniyle, tek aşamalı hidrotermal reaksiyon işlemi ile gerçekleştirilemeyeceğini göstermiştir. Bunun yerine, bifazik (K açısından zengin (x>0.5) KNN ve NaNbO3 fazlarından oluşan) numunenin ısıl işlemi sonrası kristal kafese sodyum katılımı tetiklenmiş ve nihayetinde MPB'ye yüksek yakınlıkta (x=0.58) saf KNN parçacıkları elde edilmiştir. En küçük partikül boyutuna (145 nm) sahip KNN tozu, 500°C'de sol-jel yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Ancak numuneler, reakte olmamış alkali katyonların (K+ ve/veya Na+) ortamdaki CO2 ile reaksiyonundan kaynaklanan karbonat safsızlıkları göstermiştir. Bu nedenle, saflığı sağlamak için KNN numunelerinin inert atmosferde saklanması gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
Alkali niobate-based, i.e., potassium sodium niobate, KxNax-1NbO3 at x=0.5 (the composition at the morphotropic phase boundary (MPB)), based materials have been reported as promising lead-free piezoelectrics to be substituted with the most extensive lead-based, i.e., lead zirconate titanate (PZT) ones. In this thesis, KNN particles were obtained using three discrete powder synthesis routes: conventional solid-state reaction, hydrothermal synthesis, and sol-gel processing. The as-synthesized powders were characterized via several techniques to provide a comparative study and underline the difficulties upon KNN synthesis. In the conventional method, the phase pure K0.5Na0.5NbO3 powders were obtained at 850°C with 382 ∓ 68 nm particle size. Unfortunately, the process cannot be considered sustainable due to the high risk of non-perovskite impurity phase formations. Also, the results demonstrated that single phase KNN powder having the MPB composition could not be accomplished via a one-step hydrothermal reaction process because of the inevitable formation of the second NaNbO3 phase. Instead, post-heat treatment of biphasic (K-rich (x>0.5) KNN and NaNbO3) samples lead to induction of sodium incorporation into the crystal lattice, and eventually, phase-pure KNN particles with high proximity (x=0.58) to MPB were achieved. The KNN powder with the smallest particle size (145 nm) was obtained using the sol-gel method at 500°C. However, the samples showed carbonate impurities resulting from the reaction of unreacted alkali cations (K+ and/or Na+) with the ambient CO2. Hence, the KNN samples needed to be stored under inert atmosphere to ensure purity.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of various tungsten carbide powders from tungsten hexachloride powders via mechanochemical reaction and autoclave/pressure vessel methods
Mekanokimyasal reaksiyon ve otoklav/basınçlı kap metodlarıyla tungsten hekzaklorür tozundan çeşitli tungsten karbür tozlarının sentezi ve karakterizasyonu
NİHAN ÖZKAN AYTEKİN
Doktora
İngilizce
2020
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi ileW2CoB2-Co borür bazlı kompozitlerin üretimi
Production of W2CoB2-Co boride based composites via selfpropagating high-temperature synthesis
EBRU GÖZÜTOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEVAT BORA DERİN
- Püskürtmeli kurutma ve termal bozunma prosesleri ile ZnO esaslı partiküllerin ve kompozit yapıların sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Characterization and synthesis of ZnO based particles and composite structures via spray drying and thermal decomposition processes
ŞEYMA DUMAN
Doktora
İngilizce
2016
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL
- Transparan AlON seramiklerinin SPS ile üretimi ve geliştirilmesi, farklı katkıların transparanlık ve mekanik özellikler üzerindeki etkilerin incelenmesi
Production and development of transparent AlON ceramics with SPS, investigation of the effects of different additives on transparency and mechanical properties
DEMET AYDOĞMUŞ
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN