活性炭摻雜二氧化鈦的介電研究，本文介紹了活性炭摻雜TiO 2在不同摩爾比的壓丸中的介電響應研究,通過將樣品置于氮氣和氦氣氣氛中并在50Hz至5MHz的頻率間隔和從室溫至723K的復阻抗譜中進行研究來獲得復合材料的電性能。

　　二氧化鈦由于其物理化學性質而被廣泛研究，使其成為各種應用的合適材料(。它是一種光敏半導體，吸收近紫外區域的電磁輻射，化學性質非常穩定。由于上述特點，它是最常用的光催化劑，目前它被用作水凈化過程中有機分子的降解。它也用作分散性能的白色顏料，防腐涂料，氣體傳感器，一般在陶瓷工業中使用。該化合物具有金紅石(四方結構)，銳鈦礦(八面體結構)，板鈦礦(斜方晶系結構)三種結晶相，根據靜電價原理的要求，每個氧原子由三個八面體共享。對于二氧化鈦摻雜活性炭來說，已經證明活性炭適合作為外部原子，其中摻入具有3.2eV(純銳鈦礦)的帶隙至2.32eV(碳摻雜相)的降低的帶隙，其中激發所需的波長已經增加至535納米。因此，與活性炭混合的二氧化鈦比純二氧化鈦具有顯著更高的有效性。由于這種報導的活性炭對TiO 2的影響基體，也有望影響材料的介電性能，因此，本文研究了碳雜質對氧化鈦電性能的影響，為此實現了這種復合材料的電性能使用復阻抗譜技術從商業粉末和不同摩爾分數的活性炭獲得的壓制丸粒的形式。

　　實驗程序

　　為了制備與活性炭樣品混合的TiO 2，使用TiO 2純度為99.5%的銳鈦礦相，粒徑為21nm的活性炭粉。還已經計算了使用化學計量計算獲得X = 0.09,0.04,0.03和0.02的摩爾分數所需的各自的量。在此過程之后，將前體通過手工在瑪瑙研缽中浸軟約三小時，直到獲得均勻性。將獲得的化合物在室溫下壓制成液壓機中的丸劑形式。復合材料的紅外光譜在分光計FTIR標記Shimadzu Prestige 21上用含有樣品和KBr作為粘合劑的透明片劑(90重量%)進行，存在官能團的定性測定使用多次16次掃描和分辨率為4厘米-1。高溫下復雜電阻抗的測量是在一個適合于管式三區爐Carbolite TZF的測量池中進行的，該爐可以達到高達1473K的溫度。對于電阻抗的數據采集使用HIOKY 3532-50 LCR HITESTER設備，頻率范圍在40Hz至5MHz之間，施加的電壓信號為0.5V。將樣品放置在金的兩個圓形平面電極之間的測量單元中。在50K的間隔下，在兩個不同的氣氛氮氣和氦氣中，以恒定的流量和0.2psi的壓力，在323K至723K之間進行測量。最后，通過理論建模軟件Zview2中的等效電路和使用電場KWW的衰減函數來獲得對實驗曲線的調整。

　　紅外光譜的表征

　　圖1示出了TiO 2的樣品的紅外光譜在活性炭的不同摩爾分數。對于浸軟的手動獲得的化合物，譜圖顯示在3440cm -1處的譜帶，這與H-OH振動模式應力相關聯，并且透射率或紅外吸收碳隨著濃度的降低而增加。由于活性炭的存在，在2908cm -1處發現了由于芳香族基團的CH鍵而形成的譜帶，觀察到該譜帶通過降低碳含量而急劇下降。1630cm -1處的帶對應于水彎曲模式。具體看1000到400厘米-1寬帶被定義為活性碳含量增加。該區域的特征譜帶位于680 cm -1處，可與官能團Ti-O-Ti和官能團Ti-O的振動模式相關聯。通常，在圖1中觀察到強度隨著活性炭含量的降低而增加，這表明在低的碳摩爾分數下各種結合的形成更強。

　　表1化學計量學與活性炭摩爾分數混合的TiO2的等效電路的參數值，在313K的溫度下獲得。

　　復雜的電阻抗表征

　　圖2顯示了奈奎斯特曲線，對于復合體系TiO 2的阻抗行為，Z“對Z' ，化學計量地與活性炭摩爾分數X = 0.09,0.03和TiO 2混合，未摻雜到313K的溫度在大氣壓下并且沒有惰性氣體。在此溫度下，典型的阻抗譜由一個圍繞頻率范圍的非理想的半圓組成，由于樣品的體積響應，其中心在實軸上位移，并且沒有顯示界面電極/電解質上的雙層電容效應，其特征在于低頻時的線性響應。觀察到的非理想半圓使用圖2右側所示的等效電路(連續曲線)建模。該電路由電阻R，電容C和恒定相元件(CPE)并聯組成。一旦獲得該復合材料的電阻，能夠使用σ來獲得樣品的電導率-DC的值0 = d / RA方程，其中A和d分別是面積和樣品的厚度。表1給出了由所提出的等效電路獲得的設定參數的值。對于獲得的復合材料來說，電阻值隨著活性炭含量從4.40E +08Ω增加到TiO 2，對于最高碳濃度X = 0.09，為1.69E +07Ω。發現電容器的值為皮法，并且發現活性炭的濃度沒有可觀的變化。恒定相元素參數的P值反映了弛豫時間的分布，這與材料晶格中載流子的相關現象有關。

　　結論

　　在所獲得的鈦氧化物的基體中加入活性炭不會在TiO 2的振動模式中產生顯著的變化。所提出的等效電路參數的數值表明，在氮氣氛下樣品隨著溫度的升高呈現出較高的電阻值，與在氦氣氛下樣品呈現的過程相反，這意味著TiO 2與活性炭混合，可用作氣體傳感器。同時，KWW模型的β指數值表明，樣品在氮氣氣氛下，誘導偶極子的弛豫過程不利于溫度的升高。所研究的復合材料的介電響應的結果表明氮產生陰離子摻雜，其中氮的陰離子(A)進入TiO 2網絡中以取代氧并形成TiO 2-x Ax。

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