BaTiO3의 고상 합성 및 XRD 회절 분석 / Solid-State Synthesis of BaTiO3 and XRD Analysis

소개

모든 자료는 제가 직접 피와 땀을 흘려가며 작성하였으며, AI를 사용하지 않았습니다. 저번 학기 A+를 받은 자료만 올리기에, 믿어주시고 많은 이용 부탁드립니다.

해당 자료는 강유전체인 BaTiO3(바륨 티타늄산염)을 직접 합성하고, X선 회절을 분석하여 그래프를 작성하는 방법을 포함한 보고서입니다.

목차

1. Introduction(실험 목적)

2. Experimental Method (실험 재료, 실험 도구, 실험 방법)
2-1. 실험 재료
2-2. 실험 도구
2-3. 실험 방법

3. Related Theory (관련 이론)
3-1. 고상 합성법(Solid-State Synthesis)
3-2. 유전체(Dielectrics)와 강유전체(Ferroelectrics)
3-3. 바륨 티타늄산염(BaTiO3)
3-4. X선 회절(X-ray diffraction, XRD)과 브래그 법칙(Bragg’s Law)
3-5. 쉐러 방정식(Scherrer Equation)

4. Result and Conclusion (결과 및 토의)

5. Reference (참고 문헌)

본문내용

1. Introduction(실험 목적)
해당 실험은 고상 합성법(Solid-State Synthesis)를 통해 BaTiO3를 합성하고, X선 회절 분석(X-Ray Diffraction, XRD)를 통해 합성된 시료의 결정 구조를 분석하는 것을 목표로 한다.

2. Experimental Method
2-1. 실험 재료
Barium Carbonate(BaCO3), Titanium Dioxide(TiO2), Acetone(아세톤)
● 습식 혼합 시 휘발성 유기 용매인 아세톤을 첨가하면 분말 입자들이 고르게 분산되어 균일한 혼합이 가능해지어 입자 크기가 줄어들며 반응성이 증가하고, 잔류물을 남기지 않으며 재료들과 반응하지 않기에 선택된 것으로 보인다.

2-2. 실험 도구
전자 저울, 실험용 와이퍼, PVC 필름, 막자 및 막자사발, 스패츌러

2-3. 실험 방법
1) 막자, 막자 사발, 스패츌러를 장갑을 낀 채 와이퍼에 아세톤을 묻혀 세척한 후 잘 말린다.
2) 실험용 유산지를 저울 중앙에 올린 뒤, 영점을 맞춘 후 저울에 0이 표시되는 것을 확인한 후 실험을 진행한다.
3) BaCO3와 TiO2를 주어진 정량식에 맞게 각각 3.55g, 1.45g씩 정량한다. 이때, 다른 시약을 정량할 때는 다시 영점을 맞춘 뒤 진행한다.
4) 정량한 BaCO3와 TiO2를 막자사발에 넣은 후, 습식 혼합을 위해 아세톤을 시약에 닿지 않게 시약이 잠길 정도로 넣는다.
5) 막자로 시약이 모두 마를 때까지 시약 1g당 약 10분 가량 한 방향으로 잘 섞어준다.
6) 잘 섞인 시약을 PVC 필름을 이용해 도가니에 옮겨 담아준다.
7) 도가니를 전기로에 넣어 소결시켜 BaTiO3를 합성한다.
8) 합성된 BaTiO3를 막자사발에 넣어 아세톤 없이 막자로 갈아 입자가 고르게 해준다.
9) X선 회절 분석을 진행하여, 회절 패턴을 분석하여 상 및 결정 구조를 확인한다.

참고자료

· [고상 합성법]
· Y. Ben Smida, R. Marzouki, S. Kaya, S. Erkan, M. F. Zid, and A. H.
· Hamzaoui, “Synthesis Methods in Solid-State Chemistry,”
· [유전체]
· https://www.techtarget.com/whatis/definition/dielectric-material
· [강유전체]
· https://www.matsusada.com/column/ferroelectricity.html
· [BaTiO3]
· https://kr.funcmater.com/%EB%B0%94%EB%A5%A8-%ED%8B%B0%ED%83%80%EB%8A%84%EC%82%B0%EC%97%BC%28%EB%B0%94%EB%A5%A8-%ED%8B%B0%ED%83%80%EB%8A%84-%EC%82%B0%ED%99%94%EB%AC%BC%29%28BaTiO3%29-%EB%B6%84%EB%A7%90-pd47560375.html
· [페로브스카이트 구조]
· https://scienceon.kisti.re.kr/commons/util/originalView.do?cn=JAKO20140545
· 8145240&oCn=JAKO201405458145240&dbt=JAKO&journal=NJOU00564363
· [X선 회절]
· https://www.malvernpanalytical.com/kr/products/technology/xray-analysis/x-ray-diffraction
· [BaTiO3 XRD 회절 패턴]
· Synthesis of Barium Titanate Piezoelectric Ceramics for Multilayer Actuators
· (MLAs)
· [금속과 세라믹 기초 설계 및 실험 강의 교안]