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铋层状结构化合物具有居里温度高、介电常数低、抗疲劳性好等特点，适用于高温、高频领域压电材料。然而，该类材料压电活性较低。掺杂取代是提高压电性能的有效措施之一。本论文以层状共生结构2+3体系中的Bi7Ti4NbO21(iBTN，由2层Bi3TiNbO9(BTN)和3层Bi4Ti3O12(BiT)交替)压电陶瓷作为研究对象，通过稀土离子Nd3+、Ce4+取代A位Bi3+(Bi7-xMxTi4NbO21)进行掺杂改性研究，主要研究内容和结果如下：
1.Nd3+掺杂对层状共生结构压电陶瓷Bi7Ti4NbO21的影响
(1)Nd3+掺杂固溶度x可达2.0。Nd3+优先取代3层BiT中类钙钛矿层的Bi3+，少量取代BTN中的Bi3+，在x≥1.0时取代(Bi2O2)2+层中的Bi3+。掺杂使晶体结构发生正交-准四方相转变，这种对称性的提高使居里温度Tc降低，使相转变弥散化
(2)Nd3+掺杂提高液相烧结温度，抑制片状晶粒a-b面的长大，使致密度提高；Nd3+掺杂使体系产生的晶界富Bi相减少，富Bi相对陶瓷有增韧作用
(3)Nd3+掺杂能显著提高陶瓷的铁电性、压电性及电阻率，其压电系数d33在x=1.25有最大值16 pC/N，其Tc>700℃；x≤0.75时，d33退极化温度在400℃以上，利于高温加速度计应用
2.Ce4+掺杂对层状共生结构压电陶瓷Bi7Ti4NbO21的影响
(1)Ce4+掺杂使晶体结构发生正交-准四方相转变，使居里温度Tc降低，使相转变弥散化；Ce4+掺杂使陶瓷具有介电弛豫性
(2)Ce4+掺杂使陶瓷电导明显增大，对其交流复阻抗谱分析发现为晶粒、晶界两个效应，其中晶界效应在低温时占主导，随温度升高，晶粒效应增加占主导。晶粒效应可能与VBi”’有关，晶界效应可能与晶界析出物有关，还有待进一步探究。