弛豫型铁电单晶Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 - PbTiO3电畴结构与铁电性能的关系

驰豫型电单晶Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3[PMNT]的电畴结构与铁电性能随组分变化：由纯PMN至PMNT67／33晶体,晶体铁电性能由驰豫型铁电体向正常铁电体方向转变,电畴结构同微畴－不规则宏畴－规则宏畴演化,压电性能逐步增强。电畴类型的转化也可由电场和温度诱导。三方相PMNT晶体（001）与（111）切型晶片在极化后仍维持多畴态,它们在压电性能上的差异可从畴壁运动与两相共存方面获得解释,尽管受晶体组分与结构起伏的影响,电畴分布的不均匀性在退火与极化前后始终存在,但晶体生长后期的退火处理与极化条件的改善对调节电畴结构、提高压电性能仍有一定效应。     

晶粒状态对LiTaO3电畴结构的影响

通过TEM技术研究了Al2O3/LiTaO3陶瓷复合材料中LiTaO3颗粒内的电畴结构,并将LiTaO3单晶、LiTaO3作为基体和LiTaO3作为第二相时其晶粒内的电畴结构进行比较。观察表明:纯LiTaO3陶瓷内的电畴结构基本上为曲流状180°电畴,也有非常少量的非180°电畴;15ALT陶瓷复合材料可看出LiTaO3晶粒内非180°电畴明显增多,且板条状与尖劈状两种状态都存在,但其中曲流状180°电畴明显可见;30ALT陶瓷复合材料中,只有少量的曲流状180°电畴,其中非180°电畴是这几个组分中数量最多、分布最密集的。LiTaO3晶粒内部电畴的形成与周围颗粒对其约束产生的应力有关。     

分凝对0.80Na_(1/2)Bi_(1/2)TiO_3-0.20BaTiO_3铁电单晶电学性能的影响

采用坩埚下降法生长了尺寸为φ12mm×70mm的0.80Na1/2Bi1/2TiO3-0.20BaTiO3(0.80NBT-0.20BT)无铅铁电单晶.通过X射线荧光分析研究了晶体中的分凝现象.结果表明:该单晶沿其纵向生长方向由项部至底部,BaTiO3(BT)含量逐渐增加,晶体棒底部BT含量为32.15%(摩尔分数,下同),而顶部BT含量为14.26%.XRD分析表明:室温下晶体棒为四方相钙钛矿结构.随着BT含量增加,室温下晶体[001]方向的介电常数减小,去极化温度升高.位于晶体棒中间部位的晶体样品0.81NBT-0.19BT的压电性能最佳,室温下该样品在[001]方向的电学性能指标分别为:压电系数d33=158 pC/N,机电耦合系数kt=0.463.     

Li/Nb摩尔比变化对Zr:Fe:LiNbO3晶体光折变性能的影响

同成分LiNbO3(LN)溶体中掺进摩尔分数为2%的ZrO2和质量分数为0.03%的Fe2O3,从不同Li/Nb摩尔比(0.94,1.05,1.20,1.38,0.85)熔体中用提拉法生长了系列Zr:Fe:LN晶体.测量了晶体的红外光谱、抗光损伤能力、指数增益系数和全息存储性能.结果表明:不同Li/Nb摩尔比的Zr:Fe:LN晶体红外光谱OH-吸收峰出现了3475,3478cm-1和3486cm-1 3个新峰.晶体的光折变性能都有不同程度的提高.近化学计量比Zr:Fe:LN晶体(Li/Nb的摩尔比为1.38)的抗光损伤能力比Fe:LN晶体提高2个数量级以上.指数增益系数是Fe:LN晶体的2倍,写入速度比Fe:LN晶体提高1个数量级,光折变灵敏敏度和动态范围皆提高4倍以上.近化学计量比Zr:Fe:LN晶体是优良的光折变和全息存储晶体材料.     

Sm掺杂Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PZT压电陶瓷的研究

本文通过一步反应合成法制备了铌镁-锆钛酸铅(Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zr,Ti)O₃,PMN-PZT)压电陶瓷,研究了稀土元素钐(Sm)掺杂对PMN-PZT(x%(摩尔分数)Sm-PMN-PZT)结构与电学性能的影响规律,得到了具有高压电性、高机电耦合系数和高居里温度的压电陶瓷。当x=2.0时,压电常数d₃₃=611 pC/N,机电耦合系数k_p=0.68,介电损耗tan δ=1.65%,相对介电常数ε_r=2 650,居里温度T_C=283 ℃。测试压电陶瓷电致应变性能,在3 kV/mm下单极电致应变达到0.20%,显示出其大应变材料的特征。结果表明,Sm掺杂PMN-PZT压电陶瓷具有优异的综合电学性能,有望在换能器、传感器以及致动器等领域广泛应用。     

Zn:Ce:Fe:LiNbO_3晶体的光折变异常温度特性

在LiNbO3(LN)中掺入摩尔分数为2%的Zn,质量分数(下同)为0.1%的Ce和0.03%的Fe,采用提拉法生长具有不同摩尔比n(Li)/n(Nb)=0.94、1.10、1.25、1.40的Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体。采用二波耦合光路测试晶体的指数增益系数,利用四波混频光路测试晶体的位相共轭性能。随着n(Li)/n(Nb)增加,Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体指数增益系数和响应速率增加,位相共轭反射率增加。研究Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体光折变温度效应时发现:在55、70℃和110℃,在指数增益系数(Γ)–温度(T)曲线和位相共轭反射率(R)–T曲线上出现峰值,即晶体的指数增益系数和位相共轭反射率增加。采用结构相变解释了Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体的异常温度特性。     

Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的全息存储性能

在同成分铌酸锂晶体中掺入0.03?2O3和0.1%MnO2(质量分数),分别掺入0,1%,3%,4.5%,6%的MgO(摩尔分数),用提拉法生长了一系列Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体.检测了Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的红外光谱和抗光损伤能力.掺0,1%,3%,4.5%Mg的Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的OH-红外振动峰位于3484cm-1,而掺6%Mg的Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体红外振动峰移到3 535gm-1.采用波长为632nm的He-Ne激光器作为光源,通过二波耦合方法测试晶体的全息存储性能.结果表明:Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的写入时间和动态范围随掺镁量的增加而显著减小,而光折变灵敏度略有上升,抗光损伤性能增强,其中掺镁量为3%Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体更适合作为全息存储介质.     

近化学计量比高掺铁铌酸锂晶体的红光全息存储性能

采用提拉法生长了掺质量分数分别为0.01%,0.05%和0.10%Fe2O3的近化学计量比掺铁铌酸锂晶体(near stochiometric Fe:LiNbO3,Fe:NSLN)。采用633nm波长的激光作为光源,利用二波耦合实验和光斑畸变法研究了晶体的红光全息性能。结果显示:当铁含量小于0.05%时,随着铁含量的增加,晶体的写入时间和擦除时间变短,灵敏度增加,动态范围增大,最大衍射效率增强,抗光损伤能力降低。但当铁含量为0.10%时,最大衍射效率减小,抗光损伤能力急剧降低。结合晶体的结构缺陷模型对此现象进行了解释。     

电-多相催化氧化降解松香废水的研究

采用Fe/Mn多相催化氧化和电氧化方法降解松香废水,制备了负载型金属催化剂,研究了活性炭、分子筛、Al2O3等不同载体和不同金属组分对电-多相催化氧化降解松香废水效果的影响,获得具有较高活性的含Fe和Mn多组分催化剂,通过能谱和电子扫描显微镜分析多相催化剂的元素成分和微观结构.利用电化学工作站测定4种不同钛电极的伏安曲线.选择催化活性较高的钛电极.研究结果表明:活性炭具有多孔结构和较强的催化功能,以其为载体的催化剂效率高;催化剂中两种组分好于单一组分,其中以Fe+Mn制备的催化剂效果最好;RuIrSnMnTi电极具有良好的电化学催化活性;对于COD为2 300 mg/L的低浓度松香废水的电氧化降解,采用催化剂后,COD去除率由31%提高到63%:而对于COD为6 500 mg/L高浓度松香废水,电-多相催化氧化降解COD去除率达88%,可有效降低COD.     

Fe-Zn-Al-柱撑蒙脱石催化剂的制备及其降解酸性橙Ⅱ性能

以铁为活性组分,钙基蒙脱石为载体,分别采用传统法、超声和微波辅助法制备了Fe-Zn-Al-柱撑蒙脱石(Fe-Zn-Al-Mt)系列催化剂。表征了催化剂的结构和表面性能,研究了不同Fe/Zn摩尔比、焙烧温度以及制备方法对催化剂性能的影响;并将该催化剂用于催化湿式过氧化氢氧化法(CWPO)降解酸性橙II(OII)染料废水。结果表明:采用Fe/Zn摩尔比为3/7、焙烧温度为500℃、微波辅助制备的Fe-Zn-Al-Mt催化剂在蒙脱石表面形成更多的活性组分(Zn Fe2O_4纳米粒子),用于CWPO降解OII染料废水时效果最佳,其中色度和化学需氧量(COD)去除率可分别高达99.9%和79.7%,Fe离子溶出量仅为0.27 mg/L。此外,微波辅助制备的Fe-Zn-Al(3/7)-Mt催化剂重复使用5次,均能使废水褪色,COD去除率仅降低了3.1%,总Fe离子溶出仅为0.42 mg/L。表明Fe-Zn-Al-Mt催化剂用于降解OII染料废水时具有较高的催化活性和稳定性。