稀土氧化物Pr2O3掺杂对高压ZnO压敏电阻性能的影响

采用低温固相化学反应法制备了Pr₂O₃掺杂的ZnO纳米复合粉体, 并用此粉体在不同烧结温度下制备了高压ZnO压敏电阻。采用X射线衍射、 比表面测试、 透射电镜、 扫描电镜等手段对制备的ZnO纳米复合粉体及高压ZnO压敏电阻进行了表征, 并与未掺杂ZnO压敏电阻进行了对比研究, 探讨了稀土氧化物Pr₂O₃掺杂对高压ZnO压敏电阻电性能的影响机制。结果表明: 较低的烧结温度(1030～1130 ℃)时, 掺杂的稀土氧化物Pr₂O₃偏析于ZnO晶界中, 有活化晶界、 促使晶粒生长的作用; 同时, Pr₂O₃掺杂导致1080 ℃烧结的ZnO压敏陶瓷体中晶体相互交织形成晶界织构, 比未掺杂的更均匀和致密, 这有助于高压ZnO压敏电阻晶界性能的改善, 从而提高其综合电性能。当烧结温度为1080 ℃时, Pr₂O₃掺杂的高压ZnO压敏电阻的综合电性能最佳: 电位梯度为864.39 V/mm, 非线性系数为28.75, 漏电流为35 μA。     

碳酸氢铵与金属阳离子摩尔比对共沉淀法合成铽镓石榴石纳米粉体及陶瓷性能的影响

本研究以碳酸氢铵(AHC)为沉淀剂, 采用共沉淀法制备了TGG粉体。以上述粉体为原料, 将素坯于1500 ℃空气预烧3 h, 然后于1550 ℃, 150 MPa氩气气氛下HIP后处理3 h获得TGG陶瓷。系统研究了碳酸氢铵与金属离子摩尔比(R值)对合成粉体的相组成、形貌以及TGG陶瓷的透光率和Verdet常数的影响。R=3.6, 4.0和4.4的前驱体在1100 ℃煅烧形成纯相TGG粉体, 而R=3.2的前驱体经相同温度煅烧后形成了TGG和Ga₂O₃的混合相粉体。R=4.0的TGG粉体分散性和均匀性最好, 故制备的陶瓷光学质量最佳。R=4.4的粉体具有较严重的团聚, 这与其前驱体形貌密切相关。以R=4.0的粉体为原料, 制备的TGG透明陶瓷在1064 nm处的直线透过率为80.1%。制备的TGG陶瓷在633 nm处的Verdet常数和商业TGG单晶(-134 rad·T ^-1·m ^-1)几乎相等。     

煅烧工艺对氧化锌铝(AZO)粉体光学性能的影响

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备高浓度Al掺杂ZnO(AZO)前驱体(x(Al)=5.5mol%、6.5mol%), 研究煅烧工艺对AZO粉体光学性能的影响. 结果表明: 随着煅烧温度升高, Al在ZnO中的固溶度降低。当煅烧温度为750℃时, 生成ZnAl₂O₄相。提高煅烧温度, 粉体的紫外吸收峰从366 nm红移至373 nm; 延长煅烧时间, 紫外吸收峰发生蓝移, 吸收强度明显增大。室温下AZO粉体光致发光(PL)光谱主要由354 nm的紫外发射峰、406 nm的近边紫外发射峰和430 nm的蓝光发射峰组成。     

液相沉淀法制备ZTA 纳米复相陶瓷

以NH₄Al(SO₄ )₂·12H₂O , ZrOCl₂·8H₂O , Y(NO₃ ) 3为母盐, 用NH4 HCO₃作沉淀剂, 控制滴定速度小于5 mL/ min , 采用液相沉淀法制备了纳米3 Y-ZrO₂ / Al₂O₃前驱体。分析了添加籽晶和煅烧温度对粉体性能的影响。在1000 ℃煅烧得到了分散性良好, 平均粒径为10 nm , 两相分布均匀的纳米复合粉体, XRD 分析显示前驱体在煅烧过程中无中间相γ-Al₂O₃ 和θ-Al₂O₃生成, 粉体具有较高的烧结活性, 在1550 ℃烧结3 h 后烧结体致密度达到98. 6 % , 断裂韧性可达7. 68 MPa·m1/2 。      

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的制备与性能

采用共沉淀法制备粒径10 μm左右的前驱体Ni_0.8Co_0.15Al_0.05（CO₃）_x（OH）_y,然后采用该前驱体和LiOH·H₂O成功制备了锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂（LiNCA）,并详细研究了煅烧氛围、煅烧温度和煅烧方式等条件对LiNCA电化学性能的影响。研究表明,在O₂中煅烧获得的LiNCA放电容量达到170 mAh·g^-1,50次循环后容量保持率达到95%,性能明显优于空气氛围中煅烧得到的LiNCA。在O₂氛围下,700~750℃温度范围煅烧得到的LiNCA性能最好,煅烧温度过高或过低,LiNCA性能均明显下降。将前驱体在O₂氛围中450℃条件预煅烧,然后与LiOH·H₂O在700~750℃混合煅烧的煅烧方式,得到的LiNCA放电容量明显提高,可达190 mAh·g^-1。     

硫酸铵低温焙烧中低品位氧化锌矿

以中低品位氧化锌矿为原料、硫酸铵为反应介质,通过低温焙烧得到热料,研究了焙烧温度对Zn提取率的影响。结果表明,培烧温度为450℃时锌的提取率最高,为91.8%。焙烧温度低反应不充分;焙烧温度过高H₂SO₄分解挥发,降低反应率。将熟料溶出过滤得到硫酸锌溶液,经净化除杂得到洁净的硫酸锌溶液。以硫酸锌溶液为原料、碳酸铵为沉淀剂,采用沉淀法制备出碱式碳酸锌前驱体,将其煅烧制备了微细氧化锌粉体。采用XRD、SEM及化学成分分析等手段对前驱体和氧化锌粉体进行了表征。结果表明,溶液中OH^-、HCO₃^-与Zn²⁺共同作用得到前驱体,前驱体受热脱水、分解得到ZnO粉体。碱式碳酸锌前驱体为Zn₄（CO₃）（OH）₆·H₂O,呈类球形颗粒团聚体,氧化锌粉体为六方铅锌矿结构,颗粒呈球形,分散性良好。     

Er2SiO5纳米粉体的并流共沉淀法合成

以Er₂O₃和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用并流共沉淀法合成了纳米Er₂SiO₅粉体。研究了前驱体Si/Er摩尔比、煅烧温度以及反应体系pH值对Er₂SiO₅物相组成和显微结构的影响,并探讨了Er₂SiO₅粉体的合成机理。结果表明：前驱体Er/Si摩尔比为20∶12,煅烧温度为1300℃时,Er₂SiO₅粉体由X2-Er₂SiO₅纯相组成,具有近球形形貌特征。低Er/Si摩尔比可降低Er₂SiO₅的结晶温度并促进X2-Er₂SiO₅的生成,反应体系pH值的升高则对■结构的生成具有一定的促进作用。Er₂SiO₅前驱体是以■网络结构形式存在的,煅烧过程中通过分解和结构重组逐步生成Er_2<...     

热障涂层陶瓷层材料LnMgAl11O19(Ln=La,Nd)粉体的性能

用共沉淀法制备LaMgAl₁₁O₁₉粉体,证明了提高沉淀温度和pH值可使前驱粉体的性能明显提高。应用差热分析和X射线法研究了磁铅石相的生成温度和粉体的结晶度;使用Scherrer 公式并结合XRD谱计算了晶粒尺寸;用扫描电镜观察了各工艺参数的前驱粉体在1500℃时效5 h后的形貌;使用Malvern ZEN3600粒度仪和Manual measurement软件分析了粉体硬团聚的尺寸分布;用Nd₂O₃, Gd₂O₃, Sm₂O₃替代La₂O₃,研究了制备多种镁基六铝酸盐粉体的可行性。结果表明：在pH值为11.5、沉淀温度为60℃条件下制备的前驱粉体,其完全相变为纯LaMgAl₁₁O₁₉粉体的初始温度为1440℃,比在常温下沉淀的前驱粉体降低了150℃,磁铅石相的生成效率明显提高。在1500℃时效5 h的粉体其晶粒为纳米尺度。提高沉淀温度和pH值有利于减小晶粒尺寸和降低粉体的热导率。采用相同工艺参数可制备出纯NdMgAl₁₁O₁₉粉体,其晶粒尺寸略大于LaMgAl₁₁O₁₉粉体的尺寸。     

ZnO复合石墨相氮化碳纳米片的制备及其光催化性能研究

为了提高石墨相氮化碳光催化性能,本文以尿素、硫脲、醋酸锌为前驱体,通过氧化热剥离与共混煅烧法分别制备g-C₃N₄纳米片和ZnO/g-C₃N₄异质结复合材料,并采用TEM、FTIR、XRD、UV-Vis DRS、BET等表征手段对制备的催化剂进行结构表征。以罗丹明、大肠杆菌为探针,考察了催化剂的光催化降解性能和抑菌活性。结果表明：以尿素和硫脲为前驱体,经过氧化热剥离处理后能得到的g-C₃N₄ 2D纳米片,其比表面积更大、光催化性能更加优异,且其对罗丹明的降解率较未剥离的g-C₃N₄提高了21.2%。在40 min氙灯照射下,纯g-C₃N₄并未表现出良好的抑菌性能,而通过ZnO复合制备的ZnO/g-C₃N₄异质结复合材料,在光催化降解率和抑菌活性方面均有很大提高,其中复合20%ZnO制得的ZnO异质结复合材料表现出最佳的光催化性能...     

ZnO/CaCO3复合材料的制备及其在丁苯橡胶硫化中的应用

采用液相沉淀法制备了ZnO/CaCO₃复合粉体,考察了工艺参数对形貌和分散状态的影响,分析了ZnO在CaCO₃表面的组装过程和ZnO的生长方式,测试了复合粉体的硫化活化性能。研究结果表明:当ZnO和CaCO₃质量比为1∶2,沉淀反应物物质的量的配比为1∶1,煅烧温度为300~350℃时,ZnO/CaCO₃复合粉体比表面积可达19.827 m²/g且有着良好的分散状态,CaCO₃表面ZnO的粒径较小(5~10 nm)。在CaCO₃表面上反应生成的羟基磷灰石对Zn²⁺的吸附的作用是将ZnO与CaCO₃成功组装在一起的关键,也是ZnO沿垂直CaCO₃表面方向生长的原因。将复合粉体应用于丁苯橡胶硫化中,硫化时转矩值最高达10.07 dN·m,硫化速率CRI最快为0.247 s^-1。     

多元施主掺杂对直流ZnO压敏陶瓷结构与电气性能的影响EI北大核心CSCD

采用传统的陶瓷烧结工艺制备B_(2)O_(3),In_(2)O_(3),Al_(2)O_(3)多元施主掺杂的直流ZnO压敏陶瓷样品,考察不同掺杂比(0.1%~0.4%,摩尔分数)的B_(2)O_(3)对直流ZnO压敏陶瓷样品微观结构和电气性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱及数字源表等分别对样品的物相、微观形貌、成分及电性能进行表征。结果表明,多元施主掺杂剂(Al_(2)O_(3),In_(2)O_(3)和B_(2)O_(3))的共掺杂明显改善直流ZnO压敏陶瓷的综合性能,其中,Al_(3)+提高样品的电导率,降低样品的残压比;In^(3+)通过钉扎效应限制晶粒的生长,改善样品的电压梯度;B^(3+)的掺杂增加样品的表面态密度,提高势垒高度并有效抑制泄漏电流的增加。B_(2)O_(3)掺杂量为0.3%时,样品的综合性能最优:电压梯度为486 V/mm,泄漏电流密度为0.58μA/cm^(2),非线性系数为85,残压比为1.55。     

添加Bi2WO6对ZnO基压敏陶瓷电学性能的影响

用传统固相反应法研究了添加Bi₂WO₆(x=0%~9%,质量分数)对ZnO基压敏陶瓷的微观结构、压敏性能和介电性能的影响。结果表明：掺入适量的Bi₂WO₆能促进ZnO压敏陶瓷晶粒均匀生长、提高微观结构的均匀性、降低压敏场强和提高非线性系数;同时,Bi₂WO₆的添加可提高ZnO晶粒表面吸附氧的含量,从而提高界面态密度和势垒高度以及ZnO基压敏陶瓷的非线性特性。Bi₂WO₆的添加量为7%的ZnO基压敏陶瓷,其综合性能为：E_{1 mA}=263 V/mm,α=53,J_L=3.50 μA/cm²,φ_b=11.52 eV。     

Preparation of ZnO varistors by solution nano-coating technique

This paper introduces a new method to produce nano-composite powder for the preparation of high performance ZnO varistors. ZnO particles were coated with Bi₂O₃, Sb₂O₃, Co₂O₃, Cr₂O₃ and other additives via liquid nano-coating technique. Then the prepared powder was characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), thermal gravity and differential scanning calorimetry (TG-DSC) and particle size distribution. The results showed that the ZnO composite powder is homogeneously coated and ultrafine. The densification, phase composition and microstructure of ZnO varistors was studied by linear shrinkage, X-ray diffraction (XRD) and SEM, respectively. The preliminary electrical parameters of ZnO varistors showed that the breakdown voltage V_b (1 mA/cm²) and nonlinear coefficient is 5400 V/cm and 50, respectively, much higher than that of conventional ball milling method. This result shows that nano-coating is a promising route to prepare ZnO varistors.     

液态SiBCN前驱体转化陶瓷的抗氧化性能及机制

前驱体转化法制备的SiBCN陶瓷具有优异的耐高温抗氧化性能,有望作为高温热结构材料应用于航空航天领域。本文主要对前驱体转化法制备的SiBCN陶瓷在1 200、1 400℃下的抗氧化性能进行研究。采用XPS对陶瓷氧化前后化学键结合方式进行表征,分析了氧化前后化学结构的变化;采用XRD和SEM对陶瓷氧化前后表面相组成、微观形貌和截面氧化层进行分析,并通过氧化层厚度随时间变化对高温抗氧化动力学进行了研究。结果表明:SiBCN陶瓷经高温氧化后在表面形成了致密的氧化膜,氧化层主要以无定形态存在,且与基体结合紧密;陶瓷的高温氧化速率受氧扩散控制,其在1 200、1 400℃下的氧化动力学常数分别为0.0224 μm2/h和0.1045 μm2/h,小于SiC陶瓷的0.0449 μm2/h和0.1288 μm2/h。由于SiBCN陶瓷形成的BN （C）结构以及高温氧化后形成的SiO_xN_y致密氧化膜降低了氧气在氧化层中的扩散速率以及反应活性,使得SiBCN陶瓷具有比SiC陶瓷更加优异的高温抗氧化性能。      

反应烧结制备Si3N4/SiC复相陶瓷及其力学性能研究

以两种不同配比Y₂O₃/Al₂O₃ (A, 2:3; B, 3:1, 总量15 wt%)为烧结助剂, 通过添加不同质量分数的SiC粉体,反应烧结制备了高强度的氮化硅/碳化硅复相陶瓷。并对材料的相组成、相对密度、显微结构和力学性能进行了分析。结果表明: 在1700℃保温2 h情况下, 烧结助剂A 与B对应的样品中α-Si₃N₄相全部转化为β-Si₃N₄; 添加5wt% SiC, 烧结助剂A对应样品的相对密度达到最大值94.8%, 且抗弯强度为521.8 MPa, 相对于不添加SiC样品的抗弯强度(338.7 MPa)提高了约54.1%。SiC能有效改善氮化硅基陶瓷力学性能, 且Si₃N₄/SiC复相陶瓷断裂以沿晶断裂方式为主。     

铈镧复合氧化物对ZnVCrO陶瓷显微结构及压敏性能的影响

采用混合氧化物工艺经850℃、4h烧结制备了铈镧复合氧化物掺杂的ZnVCrO基压敏陶瓷,综合应用XRD、SEM、EDS和伏安电学特性测试等方法研究了铈镧复合氧化物掺杂在0%~0.6%(质量分数)范围内对显微结构和压敏性能的影响。结果显示,所有样品以ZnO为主晶相,以Zn_3(VO_4)_2、ZnCr_2O_4为第二相,含掺杂样品中还形成Ce(La)VO_4固溶体,其含量随掺杂量增加而升高。铈镧复合氧化物对烧结影响不大,但其含量大于等于0.4%(质量分数)时可大幅提高ZnVO基压敏陶瓷显微组织的均匀性。0.4%(质量分数)铈镧复合氧化物掺杂样品压敏性能最优:非线性系数为24.7,压敏电压为1 029V/mm,漏电流为92μA/cm~2。     

Nb掺杂TiO2压敏陶瓷的施主掺杂固溶度

研究了不同烧结温度TiO2压敏陶瓷的显微结构、施主掺杂固溶度和电学性能。采用SEM和EDS测试了其显微结构和晶粒化学组成。随烧结温度增加,TiO2晶粒迅速长大,显微结构均匀致密,但过高的烧结温度将导致较多气孔。1350℃为比较合适的烧结温度,其晶粒大小为15μm左右。在施主掺杂浓度一定的条件下,施主掺杂离子Nb5+在TiO2晶粒中的固溶度、晶粒电子浓度和电导率随烧结温度上升而增加,晶粒电阻率随烧结温度上升而下降。以能谱中O为参考确定TiO2晶格数量计算得到的固溶度及其电学性能更符合实验测试结果。     

Ge掺杂对TiO2-Nb2O5-CaCO3压敏陶瓷结构及性能的影响

TiO₂ 压敏电阻是一种典型的非线性电流-电压电子器件, 本文研究了Ge掺杂对TiO₂-Nb₂O₅-CaCO₃压敏陶瓷的非线性系数α和压敏电压E_B的影响。采用传统的球磨-成型-烧结方法成功制备Ge掺杂TiO₂-Nb₂O₅-CaCO₃压敏陶瓷, 用压敏直流参数仪测试样品的非线性系数α、压敏电压E_B和漏电流J_L等电学性质, 并根据相关公式计算样品平均势垒高度。XRD、XPS、SEM和STEM分析表明, Ge掺杂显著改变TiO₂-Nb₂O₅ -CaCO₃压敏陶瓷微结构, 提高非线性系数α和减小压敏电压E_B。当施主Nb₂O₅和受主CaCO₃掺杂浓度分别为0.5mol%时, 掺杂1.0mol% Ge的压敏陶瓷获得了最高的非线性系数和较低的压敏电压(α=10.6, E_B=8.7 V/mm), 明显优于不掺杂Ge的TiO₂-Nb₂O₅-CaCO₃压敏陶瓷。此外, Ge熔点较低, 作为烧结助剂可以降低陶瓷的烧结温度, TiO₂-Nb₂O₅-CaCO₃-Ge压敏陶瓷最佳烧结温度是1300℃。     

B2O3和Al2O3共同掺杂ZnO压敏陶瓷的性能

研究了B₂O₃(B)和Al₂O₃(Al)共掺杂对ZnO压敏陶瓷电学性能和微观结构的影响。结果表明,共掺杂B和Al的ZnO压敏陶瓷,具有低泄漏电流、高非线性和低剩余电压等优良电性能。B和Al的掺杂率为3.0%(摩尔分数)和0.015%(摩尔分数)的ZnO压敏陶瓷,其最佳样品的电参数为：击穿电压E_{1 mA}＝475 V/mm;泄漏电流J_L=0.16 μA/cm²;非线性系数α=106;剩余电压比K = 1.57。