纳米柱状多孔WO3- x /TiO2 薄膜的电致变色性能

采用反应磁控溅射在掠射角度α=0°和α=80°的条件下制备氧化钨（WO_3-x）薄膜,然后在其表面沉积二氧化钛（TiO₂）。利用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）对WO_3-x/TiO₂薄膜的晶体结构、表面/断面形貌以及表面化学成分进行表征。在三电极体系1 mol/L LiClO₄/PC溶液中,采用电化学工作站和紫外-可见分光光度计测试了WO_3-x/TiO₂薄膜的电致变色性能。XRD结果表明,WO_3-x/TiO₂薄膜为非晶态结构,与掠射角度无关。当掠射角度为80°时,获得了纳米柱状多孔薄膜。从 W 4f和Ti 2p的XPS谱图确认氧化钨为亚化学计量比的WO_3-x,而氧化钛为满足化学计量比的TiO₂。与致密薄膜相比,纳米柱状多孔薄膜需要较低的驱动电压且具有较快的响应速度。纳米柱状多孔薄膜的电荷容量为83.78 mC,是致密薄膜电荷容量30.83 mC的2倍以上。在±1.2 V驱动电压下,注入和脱出离子扩散速率分别为D_in=5.69×10^-10 cm²/s和D_de= 5.08×10^-10 cm²/s。与纯WO₃薄膜相比,WO_3-x/TiO₂薄膜的电致变色循环稳定性更好。纳米柱状多孔薄膜在可见光范围内具有较大的光调制幅度,因此其光密度变化（ΔOD）大于致密薄膜。     

基于基团贡献法估算(富锂)锂离子电池正极材料Li1+ xM 1- x O2 的热力学性质

富锂Li_1+xM_1-xO₂材料的研究主要集中在其结构和电化学性能上,而很少关注其热力学性能。开发具有高能量密度和容量的新型富锂材料取决于这种材料的结构、热力学性质和电化学性质之间的固有关系。对富锂材料Li_1+xM_1-xO₂的热力学性质了解不足,使得新型Li_1+xM_1-xO₂材料的开发和利用受到限制。鉴于Li_1+xM_1-xO₂材料缺乏热力学数据,根据基团贡献方法的原理对LiAlO₂进行拆分。基于热力学原理,提出了用于估计LiAlO₂的ΔG^θ_f,298、ΔH^θ_f,298和C_p的数学模型。采用基团贡献法估算了56种固体无机化合物的ΔG^θ_f,298和ΔH^θ_f,298以及54种固体无机化合物的C_p,298,以检验该模型的可靠性和适用性。利用基团贡献法估算了固体无机化合物的数学模型。利用基团贡献法拟合的基团参数选择的实验数据准确可靠。在结果令人满意的基础上,建立了用于估算3种类型的Li_1+xM_1-xO₂材料的ΔG^θ_f,298,ΔH^θ_f,298和C_p的数学模型,并估算了63种常见Li_1+xM_1-xO₂材料的ΔG^θ_f,298、ΔH^θ_f,298和C_p,298。     

基于第一性原理的石榴石型Li7La3Zr2O12 固态电解质的设计与合成

基于密度泛函理论（DFT）的第一原理方法计算了四方相和立方相中2种不同的Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）固体电解质材料的能带结构,晶格参数,态密度和成键特性。基于理论计算结果,通过电子结构特性解释了四面体相的离子电导率低于立方相的离子电导率的原因。基于LLZO的第一性原理计算,设计了2种晶体结构的LLZO材料,并通过高温固相法制备并分析了不同烧结时间的LLZO颗粒的性能。探索了合成工艺参数对Li₇La₃Zr₂O₁₂性能的影响。立方晶Li₇La₃Zr₂O₁₂（C-LLZO）的平均晶格大小为a=b=c=1.302 246 nm,而四方Li₇La₃Zr₂O₁₂（T-LLZO）的平均晶格大小为a=b=1.313 064 nm,c=1.266 024 nm。在1000 ℃下烧结12 h的C-LLZO为纯立方相,在室温（25 ℃）下最大离子电导率为9.8×10^-5 S·cm^-1。T-LLZO在室温（25 ℃）下的离子电导率为5.96×10^-8 S·cm^-1,在800 ℃下烧结6 h具有纯的四方相结构,与计算结果基本吻合。     

纳米BaTiO3复合Cu1.8S块体的热电性能和力学性能研究

Cu_1.8S作为一种P型半导体热电材料,具有环境友好、原料丰富、价格低廉等优点而受到广泛关注。本研究采用机械合金化(Mechanical Alloying, MA)结合放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering, SPS)工艺制备了一系列Cu_1.8S-x wt%BaTiO₃ (x =0,0.075,0.1,0.15,0.2)块体材料,研究了复合纳米BaTiO₃对Cu_1.8S的相结构、微观形貌、热电性能及力学性能的影响。结果表明,纳米BaTiO₃的加入不影响Cu_1.8S的相结构、晶胞参数和载流子浓度;纳米BaTiO₃均匀分布在Cu_1.8S基体的晶界处产生钉扎效应进而细化晶粒并产生气孔。Cu_1.8S-0.2 wt%BaTiO₃样品在773 K时获得最低的热导率2.2 Wm^_-1K^_-1,所有样品的ZT值基本保持不变约0.39 (773 K)。同时Cu_1.8S-x wt%BaTiO₃块体样品的维氏硬度由82 (x = 0)增加到87 (x = 0.2)。本研究表明在Cu_1.8S中复合纳米BaTiO₃可以在不影响材料热电性能的前提下有效提升块体样品的力学性能,为后续Cu-S体系热电性能和力学性能的协同提升提供了思路,有利于制备高机械性能且稳定耐用的Cu-S体系的热电器件。     

空气气氛下碳热还原筛分法制备Magnéli相Ti n O2 n -1

介绍了一种在空气气氛中通过碳热还原筛分法制备Magnéli相（Ti_nO_2n-1，4＜n＜10）低价钛氧化物的方法，研究了还原温度和还原时间对还原产物的物相、电阻率的影响。结果表明，提高还原温度和延长还原时间有利于将TiO₂还原为Magnéli相Ti_nO_2n-1。将Magnéli相Ti_nO_2n-1 (n=4，5) 粉末在1350 ℃下干燥20 min，通过扫描电子显微镜观察，其粒径为0.5~8 μm。在还原温度为1350 ℃时，还原产物的电阻率随还原时间的延长而显著降低。在1350 ℃下还原50 min的产物的电阻率最小，为79.3 Ω?cm，其物相组成几乎全部为Ti₃O₅。     

Mn掺杂提高IrO2-Ta2O5 电极在硫酸溶液中析氧的电催化活性

制备了不同 Mn 含量的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x电极。揭示了Mn含量对该类电极的物理和电化学特性的影响。结果表明,涂??覆的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x层由于其凹凸不平的多孔结构而具有较大的比表面积。少量Mn的加入抑制了活性成分IrO₂的结晶,并将其转化为Ir³⁺。适当地用 Mn 代替Ir可以显著提高 IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x 电极的电催化性能。高的电催化活性、长的寿命和低的成本得益于 Mn 掺杂的电极具有更大的活性表面积,从而促进了硫酸溶液中氧的析出。     

Mn1-xZnxFe2O4 (0≤x≤1)纳米粉体的模板辅助溶胶凝胶法制备及其磁性能研究

通过模板辅助溶胶-凝胶法制备了一系列的Mn_1-xZn_xFe₂O₄(0≤x≤1,步长为0.2)纳米粉体。利用XRD和VSM对材料的物相和磁性能进行了表征,主要研究了Mn_1-xZn_xFe₂O₄分子式中Zn含量的变化对样品的微观结构和磁性能的影响。实验结果表明,具有不同Zn含量的Mn_1-xZn_xFe₂O₄样品均为尖晶石结构;随着Zn含量的增加,样品的晶面间距d、平均晶粒尺寸D、饱和磁化强度M_s和居里温度T_c都呈现出下降的趋势,而样品的矫顽力H_c则呈现出先升高后降低的趋势。分析认为,M_s的下降可以用Yafet-Kittel倾角理论解释,T_c的降低归因于晶格中反铁磁性耦合的降低,而H_c的变化则主要是由于材料的磁晶各向异性常数K₁的变化引起的。     

Mo添加对Al19Fe20- x Co20- x Ni41Mo2 x 共晶高熵合金摩擦学性能的影响

研究了Al₁₉Fe_20-xCo_20-xNi₄₁Mo_2x（x=0,1,2,3,4,5）共晶高熵合金（EHEAs）的摩擦学性能。结果表明,添加微量Mo的EHEA可形成面心立方（fcc）+B2共晶组织,而添加相对较高含量Mo的EHEAs可形成fcc+B2+μ树枝状组织。Mo元素有利于提高L1₂相的强度和B2相的延性。然而,随着Mo含量的增加,生成的富Mo μ相降低了EHEAs的强度和塑性。Al₁₉Fe₁₈Co₁₈Ni₄₁Mo₄ EHEA具有高强度和高延展性的最佳组合。增加Mo含量可以提高EHEAs的抗氧化性。随着Mo含量的增加,EHEA在滑动过程中形成了抗氧化性增强的摩擦氧化物层,摩擦系数单调下降。本研究为Al₁₉Fe_20-xCo_20-xNi₄₁Mo_2x EHEAs的摩擦学性能研究提供了指导。     

ZrB2增韧Al2O3陶瓷制备工艺及其对复相陶瓷力学性能影响

Al₂O₃陶瓷因具有很高的强度和耐蚀性受到广泛关注。但由于相对较差的韧性限制了其广泛应用。Al₂O₃陶瓷增韧的方式很多,本文采用微米ZrB₂来增韧氧化铝陶瓷,探讨复相陶瓷烧结工艺,并研究工艺参数对复相陶瓷力学性能及韧性的影响。结果表明：采用单因素法得到两种陶瓷最佳工艺参数分别是纯α-Al₂O₃陶瓷烧结温度为1500℃,成型压力为450MPa,保温时间为8h,球料比为1/2,保压时间为10min;ZrB₂(wt,20%)+α-Al₂O₃ (wt,80%)复相陶瓷烧结温度为1450℃,成型压力为450MPa,保温时间为8h,球料比为1/2,保压时间为10min。其中成型压力、烧结温度和保温时间对复相陶瓷硬度及致密度影响最大。ZrB₂的加入,在降低陶瓷烧结温度的同时,可以将纯α-Al₂O₃陶瓷的断裂韧性由5.2±0.3MPa.m^_1/2提高到6.7±0.2MPa.m^_1/2。     

Fe2O3-CaO-TiO2 体系下铁酸钙的合成过程及TiO2 和CaTiO3 的影响

为了确定高钛型钒钛磁铁矿烧结过程中铁酸钙的生成是受TiO₂还是TiO₂和CaO形成的CaTiO₃影响,首先利用Fe₂O₃和CaO的纯试剂合成了铁酸钙,并研究了TiO₂和CaTiO₃对钛铁酸钙 （FCT） 形成的影响。在Factsage 7.0软件进行热力学计算的基础上,通过在空气气氛下进行烧结,获得了在1023~1423 K温度范围内、不同烧结时间的不同样品。通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析等表征手段,对烧结样品的物相转变和微观结构变化进行了表征。发现FCT的形成过程主要分为2个阶段：前一阶段为1023~1223 K温度范围内Fe₂O₃与CaO之间的反应,合成产物为Ca₂Fe₂O₅,反应方程式为“Fe₂O₃(s)+ 2CaO(s)= Ca₂Fe₂O₅(s)”;后一阶段为1223~1423 K温度范围内Ca₂Fe₂O₅和Fe₂O₃的反应,主要产物为CaFe₂O₄,反应为“Ca₂Fe₂O₅(s)+ Fe₂O₃(s)= 2CaFe₂O₄(s)”,该阶段尤其是温度为1423 K时,反应速率显著加快,随温度的升高CaTiO₃显著增加。然而,Ti元素在铁酸钙中的固溶很难实现,TiO₂与铁酸钙之间的反应不是形成FCT的有效途径。随着保温时间的延长,CaTiO₃和FCT相界中Fe元素含量增加。FCT主要是通过Fe组分在CaTiO₃中固溶形成的,主要反应是“Fe₂O₃+CaTiO₃(s)=FCT(s)”。     

Preparation and characteristic of spherical Li3V2(PO4)3

Spherical Li₃V₂(PO₄)₃ was synthesized by using N₂H₄ as reducer. The products were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The results show that single-phase, spherical and well-dispersed Li₃V₂(PO₄)₃ has been successfully synthesized in our experimental process. Electrochemical behaviors have been characterized by charge/discharge measurements. The initial discharge capacities of Li₃V₂(PO₄)₃ were 123 mAh g⁻¹ in the voltage range of 3.0–4.3 V and 132 mAh g⁻¹ in the voltage range of 3.0–4.8 V.     

废旧锂离子电池中Li, Fe和V的回收及xLiFePO4-yLi3V2(PO4)3的制备

由于LiFePO_4和Li_3V_2(PO_4)_3材料的特征相近,制备方法类似,提供了一种从废旧LiFePO_4和Li_3V_2(PO_4)_3混合电池中回收Li、Fe和V,再制备xLiFePO_4-yLi_3V_2(PO_4)_3的方法。在空气气氛中600℃热处理1h后,去除粘结剂PVDF使活性物质与集流体分离。调节Li、Fe、V和P摩尔比,球磨、锻烧,配制不同比例的xLiFePO_4-yLi_3V_2(PO_4)_3(x:y=5:1,7:1,9:1)复合电极材料。表征了其形貌、结构和电化学性能,结果表明,回收制备的复合材料将同时具备LiFePO_4和Li_3V_2(PO_4)_3两种材料的电化学性能,能显著改善LiFePO_4的倍率性能。     

固相-水热法制备LiFePO4-Li3V2（PO4）3复合材料及其电化学性能（英文）

分别采用固相-水热法和球磨法制备磷酸亚铁锂-磷酸钒锂复合正极材料(LiFePO4-Li3V2(PO4)3)。电化学性能测试表明,LiFePO4-Li3V2(PO4)3复合正极材料的电化学性能远远高于 LiFePO4和 Li3V2(PO4)3单独作为正极材料的性能,并且以固相-水热法制备的复合材料性能优于以球磨法制得的复合材料。研究发现 LiFePO4-Li3V2(PO4)3复合材料有 4 个氧化还原峰,相当于 LiFePO4 和 Li3V2(PO4)3 氧化还原峰的叠加。采用固相-水热法制备的LiFePO4-Li3V2(PO4)3 复合材料形貌较为规则,且有新相物质产生,这是导致其电化学性能较好的原因。     

国外多孔基体氧化铝/氧化铝复合材料工程应用进展

氧化铝/氧化铝复合材料(Al2O3/Al2O3)是20世纪90年代兴起的一类连续陶瓷纤维增强陶瓷基复合材料,已经发展为与SiC/SiC、C/SiC等非氧化物陶瓷基复合材料并列的一类陶瓷基复合材料。与非氧化物陶瓷基复合材料相比,Al2O3/Al2O3具有长时抗氧化、高温耐腐蚀、低成本等独特优势,已经在航空发动机、地面燃气轮机等军民两用热结构材料领域展现出广阔的应用前景。本文从材料应用的角度出发,系统分析阐述了目前在Al2O3/Al2O3占主导地位的多孔基体Al2O3/Al2O3(P-Al2O3/Al2O3)的增韧机制、成型工艺和性能特点,重点归纳了国外近年来P-Al2O3/Al2O3的工程化应用进展及前景,最后指出了P-Al2O3/Al2O3存在的局限性并展望了未来发展方向,旨在为国内Al2O3/Al2O3体系发展提供借鉴和参考。     

Effect of Bi2O3 on structure and wetting studies of Bi2O3-ZnO-B2O3 glasses

Glasses with different Bi₂O₃ contents (37-42 mol%) have been prepared by conventional melt quench technique. The IR and Raman studies indicate that these glasses are made up of [BiO₆], [BiO₃], [BO₃] and [BO₄] basic structural units. The vibrations of [BiO₃] and [BO₃] become stronger as the content of Bi₂O₃ increases, which makes glass structure loosened. Viscosity of the glasses was measured by using a Rheotronic III paralleled plate rheometry, which shows that the viscosity of glass samples decreased when the content of Bi₂O₃ increased at the same temperature (400-460 °C). The temperature range which suits for glasses sealing was calculated by using the approximation of Arrhenian behaviour. The wetting performance of Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃ glasses was described by using high-temperature microscope, which also proves that the structure of investigated Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃ glasses become loosened due to the increasing of the content of Bi₂O₃.     

Mechanochemical synthesis of Al2O3-TiB2 nanocomposite powder from Al-TiO2-H3BO3 mixture

Alumina-titanium diboride nanocomposite (Al₂O₃-TiB₂) was produced using mixtures of titanium dioxide, acid boric and pure aluminum as raw materials via mechanochemical process. The phase transformation and structural characterization during mechanochemical process were utilized by X-ray diffractometry (XRD), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), and thermogravimetric analyses (TG-DTA) techniques. A thermodynamic appraisal showed that the reaction between TiO₂, B₂O₃ and Al is highly exothermic and should be self-sustaining. XRD analyses exhibited that the Al₂O₃-TiB₂ nanocomposite was formed after 1.5 h milling time. The results indicate that increasing milling time up to 40 h had no significant effect other than refining the crystallite size.     

La2O3含量对Al2O3/Cu基复合材料组织与性能的影响

以La₂O₃粉、Al粉、CuO粉为反应物原料、纯铜为基体,采用原位合成技术和近熔点铸造法制备颗粒增强Cu基复合材料,研究La₂O₃对Al-CuO体系制备的Cu基复合材料组织及性能的影响。结果表明：添加La₂O₃可获得纳米Al₂O₃颗粒,且弥散分布于Cu基体中,制备的材料组织更加细小、均匀,其材料的电导率及摩擦磨损性能明显提高。当添加0.6%wtLa₂O₃,复合材料的电导率达到90.2%IACS,磨损量达到最小,相比未添加La₂O₃,其导电率提高10.1%,磨损量减小36.6%。     

Effects of K2O-Li2O doping on surface and catalytic properties of Fe2O3/Cr2O3 system

The effects of K₂O and Li₂O-doping (0.5, 0.75 and 1.5 mol%) of Fe₂O₃/Cr₂O₃ system on its surface and the catalytic properties were investigated. Pure and differently doped solids were calcined in air at 400-600 °C. The formula of the un-doped calcined solid was 0.85Fe₂O₃:0.15Cr₂O₃. The techniques employed were TGA, DTA, XRD, N₂ adsorption at −196 °C and catalytic oxidation of CO oxidation by O₂ at 200-300 °C. The results revealed that DTA curves of pure mixed solids consisted of one endothermic peak and two exothermic peaks. Pure and doped mixed solids calcined at 400 °C are amorphous in nature and turned to α-Fe₂O₃ upon heating at 500 and 600 °C. K₂O and Li₂O doping conducted at 500 or 600 °C modified the degree of crystallinity and crystallite size of all phases present which consisted of a mixture of nanocrystalline α- and γ-Fe₂O₃ together with K₂FeO₄ and LiFe₅O₈ phases. However, the heavily Li₂O-doped sample consisted only of LiFe₅O₈ phase. The specific surface area of the system investigated decreased to an extent proportional to the amount of K₂O and Li₂O added. On the other hand, the catalytic activity was found to increase by increasing the amount of K₂O and Li₂O added. The maximum increase in the catalytic activity, expressed as the reaction rate constant (k) measured at 200 °C, attained 30.8% and 26.5% for K₂O and Li₂O doping, respectively. The doping process did not modify the activation energy of the catalyzed reaction but rather increased the concentration of the active sites without changing their energetic nature.