稀土元素(La、Ce、Nd、Pr、Sm)掺杂纳米TiO2相对介电常数的研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2以及稀土元素(La、Ce、Nd、Pr、Sm)掺杂纳米TiO2粉体.采用TEM和XRD研究了粉体形貌和晶体结构,利用TH2816型宽频LCR数字电桥测试分析了粉体介电特性.结果表明,所有稀土元素的掺杂均提高了纳米TiO2的相对介电常数和介电损耗,其原因是稀土离子取代钛离子产生了更多的感应偶极矩以及稀土离子进入晶体内部使晶格畸变有利于极化.在Nd/纳米TiO2复合粉体中,最佳掺杂浓度为Nd2.5%(原子分数)时,样品相对介电常数达到峰值.     

钛酸铋铁电薄膜的改性及其复合薄膜的磁电耦合效应研究

对铋层状钙钛矿结构钛酸铋无铅铁电薄膜的制备、改性、失效行为,以及钛酸铋-铁酸钴多铁复合材料进行了研究。通过分析A位和B位离子的极化率和半径关系,设计了一系列复合掺杂钛酸铋基无铅铋层状钙钛矿铁电体系,并制备出了一系列性能优良的单掺杂和复合掺杂的钛酸铋基无铅铁电薄膜,结果表明A位La~(3 )、Nd~(3 )、Eu~(3 )掺杂,B位V~(5 )、Zr~(4 )、Mn~(4 )都可以明显提高薄膜的性能,特别是A位Nd~(3 )掺杂可以很好地提高剩余极化强度和抗疲劳性,B位Mn~(4 )掺杂可以降低矫顽场和漏电电流,有望突破无铅铁电薄膜的应用瓶颈;同时,研究了铁电薄膜及其在辐照条件下的疲劳、保持性能损失和印记失效等失效行为,提出了一个能合理解释印记失效的双界面层的理论模型;还利用化学溶液沉积法制备了不同复合结构(颗粒复合和层状复合)的Nd掺杂钛酸铋/铁酸钴多铁薄膜,并研究了不同复合结构中的磁电耦合效应,研究发现在铁电/铁磁多铁复合材料中,铁电/铁磁界面处两种不同材料之间的原子相互耦合对磁电耦合效应具有很大的贡献。     

双元共掺杂Bi1-xLax(Fe0.95Mn0.05)O3多铁性材料的磁性研究

采用溶胶-凝胶法制备了Bi1-xLax(Fe0.95Mn0.05)O3(x=0,0.10,0.15)多晶样品。X射线衍射实验表明La、Mn离子共掺杂没有改变样品的四方晶格结构。X射线能量色散分析显示样品的化学组分几乎不变。Mn离子掺杂或者是(La、Mn)离子共掺杂,导致铁酸铋材料的磁性增强。X射线吸收精细结构实验表明Mn3+的局域结构的改变是样品磁性增强的原因。     

不同稀土元素掺杂M型钡铁氧体超微粉末的磁性研究

利用溶胶－凝胶自蔓延高温合成法制备了4种稀土元素（La、Nd、Sm、Gd）掺杂钡铁氧体超微粉末。就烯土元素的种类、稀土掺杂量、合成工艺条件对钡铁氧体磁学性能的影响进行了较系统的研究。采用振动样品磁强计对粉末的磁学性能进行了检测。     

稀土Dy和Ce共掺杂La2Zr2O7新型热障涂层用陶瓷材料

用化学沉淀法制备了稀土Dy和Ce共掺杂La2Zr2O7新型热障涂层用陶瓷粉末Lal.7Dy0.3(Zr0.8CeZr0.2)2-O7(LDCZ).通过X射线衍射、扫描电镜、高温膨胀仪、DSC和激光热导仪对粉末相结构、不同煅烧温度下的相组成、微观结构,高温相稳定性,热膨胀系数和导热系数进行了分析.结果表明,稀土共掺杂的La1.7Dy0.3(Zr0.8CeZr0.2)2O7保持了烧绿石结构,120℃时粉末为无定形的混合氧化物,900℃时转化为复合氧化物,1200℃时转变为单一的烧绿石相;高温下LDCZ无明显相变;添加Dy和Ce不仅可提高锆酸镧的热膨胀系数,使其高于8YSZ的热膨胀系数,并可使其导热系数较La2Zr2O7降低25%以上,达到1.28～1.07W/m.K.     

稀土元素掺杂对LiFePO4正极材料电导率和电化学性能的影响

橄榄石型LiFePO4因其安全性能突出、价格低廉、绿色环保、循环性能优良等优点已成为最具应用潜力的新一代锂离子电池用正极材料。由于LiFePO4电子导电能力较低，因此其充放电容量有待进一步改进。采用水热合成法制备了纯LiFePO4和稀土元素La、Ce、Nd掺杂的LiFePO4纳米粉末。研究表明，掺杂后材料的电导率比未掺杂试样高2-3个数量级。电化学测试显示掺杂后LiFePO4的首次充放电容量提高2-5倍，其中掺Nd的效果最好。水热合成产物经高温碳包覆后，掺杂的LiFePO4/C复合材料也比纯的LiFePO4/C复合材料的放电容量高，表明掺杂稀土元素能有效提高橄榄石型LiFePO4的充放电容量。     

W型铁氧体BaCoZnRe0.1Fe15.9O27的制备及吸波性能研究

为研究稀土掺杂W型铁氧体材料的吸波性能,实验用溶胶-凝胶法制备了W型铁氧体BaCoZnRe0.1Fe15.9O27(Re=Ce、La、Nd),研究了Re3+掺杂对W型铁氧体性能的影响.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪等分析其物相组成、形貌、磁性能和微波吸收性能.结果表明:制得的Re3+掺杂W型铁氧体为六角片状结构,呈顺磁性;当样品BaCoZnFe16O27中掺杂Re3+离子后,样品的晶粒尺寸变小,ε’减小,ε″增加,磁性能增强;BaCoZnNd0.1Fe15.9O27样品的饱和磁化强度(M s)值最大,其tanδ在10.1 GHz处达到最大值0.58,吸波性能在2~13 GHz内最好.     

Eu、Nd、Y稀土掺杂CuAlO_2纳米粉末制备及相组织研究

采用柠檬酸络合的无机盐溶胶-凝胶法制备稀土掺杂铜铁矿结构的CuAlO2粉末,掺杂元素M为稀土Eu、Nd、Y。用DSC-TGA、X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计等测试方法分别对掺杂CuAl1-x MxO2粉末的形成过程、物相结构、光学性能等进行研究。结果表明,稀土掺杂前驱体粉末经950℃煅烧后形成CuAlO2相;经1 100℃保温4h的煅烧后,粉末相组成取决于稀土掺杂量,当稀土元素M(Eu、Nd和Y)的掺杂量为0.5%时,试样由CuAlO2主相和少量CuO杂相组成,当掺杂量≥1%时,由CuAlO2主相、少量CuO和MAlO3杂相组成,YAlO3杂相峰强度较低。提高煅烧温度有利于掺杂元素的溶入,生成CuAl1-xMxO2纯相,但提高到1 150℃时CuAlO2分解;Eu掺杂量1%时,掺杂样品光学带隙增大,电阻率减小,光电性能得到改善。     

La~(3+)、Nd~(3+)与非金属氮共掺杂TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ti O2、1%La/Ti O2、1%Nd/Ti O2和系列稀土La3+和Nd3+共掺杂Ti O2光催化剂,进而结合水热法制备了双稀土La3+、Nd3+和非金属氮共掺杂多元体系Ti O2光催化剂,并采用XRD、UV-Vis、SEM和XPS等测试手段对制备样品的微观结构、光谱学性能和离子掺杂形式进行了表征。研究表明,实验所制备样品均为锐钛矿型Ti O2光催化剂,稀土离子La3+或Nd3+的掺杂能有效抑制Ti O2颗粒尺寸的生长,而且双稀土离子的共掺杂更有效抑制Ti O2光催化剂颗粒尺寸的生长;非金属离子N的掺杂,能有效拓宽Ti O2光催化剂的光响应范围;多元体系Ti O2光催化剂中,稀土钕以+3形式掺杂,非金属氮以-3形式掺杂。实验以甲基橙为目标污染物研究其光催化性能,研究表明,所制备的光催化剂均有较高的紫外光光催化性能,其中样品1%(La∶Nd,1∶7),N/Ti O2的紫外光光催化性能最高,而且有较强的可见光光催化活性。     

Nd掺杂对ITO粉体性能的影响

研究了掺杂稀土元素Nd对ITO粉末粒径大小、电学及光学性能的影响.实验结果表明,掺入Nd后在形貌上表现为随着掺杂量的增加,ITO粉末的粒径变小;在光学性能上表现为ITO粉末位于500-1000 cm-1的红外吸收峰向短波方向发生蓝移;在电学性能上表现为随着掺杂量的增加,ITO粉末的电阻率逐渐增加.     

A位掺杂Bi4Ti3O12陶瓷的铁电性能研究

用传统固相烧结工艺,制备了纯相的Bi4Ti3O12 (BTO)陶瓷,A位掺杂的Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT),Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)铁电陶瓷.X射线衍射结果表明,所有样品均为单一的层状钙钛矿结构,La、Nd掺杂未改变BTO的晶体结构.铁电测试结果表明,BTO、BLT和BNdT陶瓷的剩余极化2Pr值分别为12.4、23.8和39.4μC/cm2.A位掺杂后,BLT、BNdT的2Pr值比未掺杂的BTO分别提高了1.92和3.18倍.漏电流测试表明,BLT、BNdT陶瓷的漏电流密度比BTO明显降低.A位掺杂显著提高了BTO陶瓷的铁电性能.     

溶胶-凝胶方法制备BiFeO_3薄膜的微结构和晶粒尺寸效应

使用溶胶凝胶法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上生长不同厚度与不同稀土掺杂(Nd,Ce,La)的BiFeO_3(BFO)薄膜,高分辨X射线衍射实验结果表明薄膜是由无择优取向的多晶成份组成,不同厚度和掺杂的薄膜都呈现三方相。对比不同厚度BF0薄膜的结构发现,随着薄膜厚度的增加,薄膜的晶粒尺寸呈现增大的趋势,同时晶格常数也随之增大;比较不同掺杂的薄膜,发现随掺杂原子的离子半径增大(Nd,Ce,La),薄膜的晶粒尺寸随之减小,同时薄膜的晶格参数变小。这些结果表明在BFO薄膜中存在晶粒尺寸效应,BFO的晶格随着晶粒尺寸的增大而增大。     

稀土催化材料及其应用

稀土催化材料是促进高丰度轻稀土元素镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等大量应用,有效缓解并解决我国稀土消费失衡,并提升能源与环境技术,促进民生,改善人类生存环境的高科技材料。由于稀土元素具有独特的4f电子层结构,稀土在化学反应中具有良好的助催化性能,目前在石化、环境、能源、化工等催化应用领域已成     

稀土元素La~(3+)、Nd~(3+)和Y~(3+)对NASICON型固体电解质的掺杂改性研究

采用固相法制备了稀土元素La、Nd和Y掺杂的NASICON型Na_(3+x)Zr_(2-x )M_xSi_2PO_(12)钠离子固体电解质材料,并探讨了La、Nd和Y的掺杂对NASICON材料致密性和电化学性能的影响。结果表明:相同比例掺杂情况下,La、Nd和Y的掺杂均能改善NASICON材料的致密程度,并表现出良好的电化学性能,其中La掺杂的固体电解质材料离子电导率最佳,室温下总离子电导率可达到(1.09×10~(-3))S/cm。     

Ln0.6Sr0.4 FeO3-δ(Ln=La、Nd、Ce)阴极材料的制备与表征

以甘氨酸-硝酸盐水溶液为前驱体合成了Sr掺杂的稀土铁酸盐Ln0.6Sr0.4FeO3-δ(Ln=La、Nd、Ce)粉体.对制备过程的化学键变化、样品的热稳定性、物相形成过程及导电性进行了表征.结果表明,甘氨酸-硝酸盐合成法成相温度低于1000℃.坯体烧结较粉状样品更有利于钙钛矿物相的形成,La0.6Sr0.4FeO3-δ及Nd0.6Sr0.4FeO3-δ坯体1000℃煅烧2h即可形成近乎单一的钙钛矿相(ABO3);Ce0.6 Sr0.4 FeO3-δ是CeO2立方萤石相和产物钙钛矿相共存,两相难分主次.合成样品低温下的导电行为符合小极化子导电机制;1200℃烧结的La0.6Sr0.4FeO3-δ样品在测试全温度范围内(450～800℃)电导率超过100S/cm,Nd0.6Sr0.4FeO3-δ在中温区(600～800℃)电导率＞60S/cm;Ce0.6Sr0.4FeO3-δ样品的电导率不理想.     

镧铈混合掺杂TiO2纳米粉末的制备

用溶胶-凝胶法制备La和Ce混合掺杂的TiO2纳米粉.用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)对其进行表征.XRD数据显示合成的La和Ce共掺杂纳米TiO2粉末在480℃下煅烧6h样品均具有稳定的锐钛矿相.XRF数据显示了具体的掺杂含量.所制得的La和Ce混合掺杂纳米TiO2粉在电镜观...     

单/双离子替代对铁酸铋薄膜性能影响的研究进展

铁酸铋在室温下既可表现出铁电性又可表现出反铁磁性,在器件应用上有非常大的应用前景,因此被认为是最有前途的多铁性化合物之一。本文综述了多铁性材料的发展历史、铁酸铋晶体结构以及国内外近年来关于铁酸铋薄膜铁电性能离子替代改性的相关工作及研究进展。本文重点围绕由镧系和低价碱金属元素的A位替代、过渡族金属元素的B位替代,以及A,B位共同替代对铁酸铋薄膜的漏电流、铁电性的影响,并系统总结了不同元素、不同掺杂量对A,B位替代的铁酸铋薄膜的剩余极化和矫顽电场值的影响,更为直观地展现出各类元素离子替代改性对铁酸铋薄膜的影响。本文最后提出了关于铁酸铋薄膜制造工艺、电极材料、薄膜厚度和操作电压等亟待开展的工作。     

Ml_βMm_(1-β)(NiCoMnTi)_5贮氢合金的电化学性能和Rietveld分析 (1)电化学性能

在 AB5型混合稀土 -镍系贮氢多元合金的研究中 ,为设计高性能的 AB5型贮氢电极合金 ,人们对其 B侧多元合金化和 A侧稀土组元分别进行了系统地研究。在 B侧金属多元合金化研究工作比较成熟的基础上 ,进行贮氢合金中稀土组元的综合优化研究 ,是挖掘提高 AB5型合金性能另一重要途径。 La、Ce、Nd和 Pr含量及比例对 RE( Ni Co Mn Ti) 5合金电化学性能有很大影响 ,但添加纯 La,Ce和 Nd来调整其稀土成分 ,价格昂贵。本工作通过对 RE( Ni Co Mn Ti) 5合金中稀土组元 ( RE=MlβMm1-β)进行组合优化研究 ,主要还是依赖于市售的混合稀土金属原材料 ,利用不同种类的混合稀土中 L a、Ce、Nd和 Pr组元相应变化 ,来调整其稀土成分。结果表明 ,Ml:Mm比例对其电化学有显著影响。Ml0 .85Mm0 .15( Ni Co Mn Ti) 5对应合金具有最高放电容量为 2 80 m A h/ g和较好的循环寿命 ,并采用Rietveld精细结构法分析 La、Ce、Nd和 Pr作用机理。     

稀土对AZ91镁合金干/湿循环腐蚀产物及阻抗行为的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)研究添加(La,Ce)混合稀土前后AZ91镁合金在融雪剂溶液中经历干/湿交替循环腐蚀后腐蚀产物的组成和结构。结果表明:未添加(La,Ce)混合稀土的AZ91镁合金的腐蚀产物主要由Mg(OH)_2,MgO,CaCO_3及Mg_6Al_2CO_3(OH)_(16)·4H_2O组成;而添加混合稀土的AZ91镁合金表面生成了(La,Ce)AlO_3等含稀土元素的腐蚀产物,同时腐蚀产物出现致密层。不同周期干/湿交替循环腐蚀的电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,添加(La,Ce)混合稀土的镁合金在相同腐蚀周期的阻抗谱幅值均高于AZ91镁合金的阻抗谱幅值,稀土的添加有助于降低阻抗谱的弥散效应,表明(La,Ce)混合稀土可以提高AZ91镁合金在干/湿交替腐蚀环境中的耐蚀性和腐蚀产物膜的稳定性。     

RF溅射稀土掺杂ZnO薄膜的结构与发光特性

通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了未掺杂和La、Nd掺杂ZnO薄膜.XRD分析表明,ZnO薄膜具有c轴择优生长,La、Nd掺杂ZnO薄膜为纳米多晶薄膜.AFM观测,La、Nd掺杂ZnO薄膜表面形貌较为粗糙.从薄膜的室温光致光谱中看到,所有薄膜都出现了395 nm的强紫光峰和495 nm的弱绿光峰,La掺杂ZnO薄膜的峰强度增大,Nd掺杂ZnO薄膜的峰强度减弱,分析了掺杂引起PL峰强度变化的原因.