水热合成Zn1-xCrxO稀磁半导体晶体

采用水热法, 以3mol/L NaOH作为矿化剂, 在260℃下, 保温28h进行Cr合金化(x=0.10, 0.15, 0.20, 0.25), 合成Zn_1-xCr_xO稀磁半导体晶体. 研究了Cr合金化对水热合成Zn_1-xCr_xO稀磁半导体粉体结构和性能的影响. XRD测试表明, Cr元素进入到ZnO的晶格内, 实现了Cr的合金化, 晶粒尺寸分别为46.5、46.1、50.6和48.9nm. 从FE-SEM可以观察到, x>0.2时, 晶体的形貌从短柱状转变为长柱状. 通过UV/Vis测试可以观察到Cr离子的吸收, ZnO的禁带宽度依次降低为3.17、3.18、3.19和3.23eV. VSM测试表明, 所制备的Zn_1-xCr_xO纳米晶体在室温下均表现出弱顺磁性.     

固体燃料电池阴极材料La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ的微观结构与阻抗特性研究

复合钙钛矿氧化物La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO_3-δ是一种适于中温固体氧化物燃料电池的阴极材料. 采用柠檬酸螯合法合成了La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ粉体, 并通过XRD和SEM, 研究了前驱体溶液pH值和煅烧温度对其粉体晶相结构的影响; 同时, 通过烧结体的SEM和交流阻抗分析, 详细讨论了前驱体溶液pH值和烧结温度对烧结体显微结构和阻抗特性的影响. 结果表明, 前驱体溶液pH=4、煅烧温度为900℃的粉体, 1400℃下烧结2h获得的烧结体, 具有最低的阻抗.     

Te掺杂对SryCo4Sb12-xTex化合物热电性能的影响

采用熔融法结合SPS烧结技术合成了Sr_yCo₄Sb_12-xTe_x化合物, 并探讨了Te掺杂对化合物热电性能的影响. 采用XRD及EPMA确定了相组成及化学成分, 并测试了材料的高温热电性能. 实验结果表明, 虽然Te掺杂降低了Sr在CoSb₃中的填充量, 但是与具有相近Sr填充量的基体相比, Te掺杂提高了材料的载流子浓度和电导率, 同时也提高了塞贝克系数; Te掺杂由于引入了电子-声子散射, 进一步降低了材料的晶格热导率, 并且随着Te掺杂量的增加, 晶格热导率的降低幅度提高; 对x=0.05的样品Sr_0.18Co₄Sb_11.95Te_0.05, 在850K时, 材料的最大ZT值接近1.0, 与具有相近填充量的基体材料相比, ZT值提高了35％.     

牛血清白蛋白对 NaxCo2O4化合物形成的影响

探索了一种用于制备纳米片状Na_xCo₂O₄化合物的新的化学合成法---蛋白质吸附法, 研究了牛血清白蛋白(BSA)对Na_xCo₂O₄化合物形成的影响. 结果表明, BSA在一定浓度范围内可以明显降低胶态前驱体的平均粒子尺寸, BSA浓度的增大抑制了γ-Na_0.71Co_0.96O₂晶体的形成, 并对煅烧产物的相组成和形态产生了明显的影响. 800℃煅烧得到超薄片状γ-Na_0.71Co_0.96O₂晶体, 厚度约200nm, 片状方向的等效尺寸在1~5μm 之间. 与固相法相比, BSA作为吸附剂获得的Na_xCo₂O₄片状晶体的厚度明显减小.     

激光辐照引起Ge2Sb2Te5非晶态薄膜的电/光性质变化

研究了激光辐照引起Ge₂Sb₂Te₅非晶态薄膜的电/光性质变化, 当激光功率为580mW时薄膜的方块电阻有四个数量级(10⁷～10³Ω/□)的突变; 对电阻发生突变前、中、后的三个样品进行了XRD测试, 结果表明, 随着激光功率的增大,薄膜由非晶态向晶态转变,用椭偏仪测试了结构转变前、中、后三个样品的光学常数, 在可见光范围内薄膜的光学常数在波长相同情况下有: n_非晶态>n_中间态>n_晶态, k_晶态>k_中间态>k_非晶态, α_晶态>α_中间态>α_非晶态, 结合电阻变化曲线和XRD图谱讨论了激光辐照Ge₂Sb₂Te₅非晶态薄膜的电/光性质变化同激光功率和结构转变之间的关系.     

(1-x)CaTiO3-xLi1/2Sm1/2TiO3陶瓷的微波介电性能研究

采用固相法制备了(1-x)CaTiO_3-x(Li_1/2Sm_1/2)TiO3系列微波介质陶瓷材料, 研究了该体系的相组成、烧结性能和微波介电性能之间的关系. 结果表明: 在x=0.1～0.9mol范围内, (1-x)CaTiO_3-x(Li_1/2Sm_1/2)TiO₃ 体系均形成了单一的斜方钙钛矿结构; x=0.1～0.5和x=0.6～0.9组分的最佳烧结温度分别为1250和1300℃; 介电常数ε_r、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值、谐振频率温度系数τ_f均随着x的增大而减小. 当x=0.7时, 1300℃下保温5h烧结得到的材料的微波介电性能为: ε_r=116.5, Qf=3254GHz, τ_f=42.43×10^-6/℃.     

V5+取代对 Mg4(SbNb1-xVx)O9陶瓷介电性能的影响

研究了不同V⁵⁺含量Mg₄(SbNb_1-xV_x)O₉[MSNV, 0.05≤ x≤0.3]系陶瓷的烧结特性、微观结构和微波介电性能. 结果表明: 一定量V⁵⁺取代能够明显降低该陶瓷的烧结温度. 在所有组成范围内, XRD显示了单一刚玉型结构. 随V⁵⁺含量的增加, 样品的介电常数ε和品质因数Q·f先增大后减小, 样品的谐振频率温度系数τ_f逐渐减小, 这是由于V⁵⁺的取代使得B位键价增强所致. 在x=0.15, 1250℃烧结, 可获得ε_r=9.98, Q·f=20248GHz (8GHz), τ_f=-23.3×10-6·K^-1的新型微波介质陶瓷.     

Ti掺杂BiFeO3陶瓷的结构和铁电性能研究

用固相反应法制备了BiFe_1-xTi_xO₃(BFTxO)陶瓷样品,研究了不同Ti掺杂量对BFO陶瓷结构、形貌、铁电性能和铁电-顺电相变温度(T_c)的影响. XRD结果表明,当Ti含量x从0增大到0.2,相的结构由菱方钙钛矿逐渐变为斜方结构. Raman光谱的测试和模拟也证实了掺Ti后晶体结构有向三斜晶系转变的趋势. I-V曲线说明Ti掺杂显著降低了BFO陶瓷的漏电流,当Ti掺杂量为0.05时,漏电流最小,在100V电压下,漏电流密度为7.3×10^－6A/cm². Ti掺杂还增强了BFO陶瓷的铁电性,Ti掺杂量为0.05时的剩余极化强度甚至是纯BFO的两倍. 另外,DTA测试显示,Ti掺杂能影响BFO的铁电顺电相变温度. 随着Ti掺杂量的增加,铁电顺电相变温度逐渐降低.     

Ca0.3(Li1/2Sm1/2)0.7TiO3微波介质陶瓷的低温烧结研究

采用传统陶瓷制备工艺, 制备了掺杂Na₂O-CaO-B₂O₃(NCB)氧化物的Ca_0.3(Li_1/2Sm_1/2)_0.7TiO₃(CLST)陶瓷, 研究了NCB掺杂量与晶相组成、显微结构、烧结性能及微波介电性能的关系. 研究结果表明: 复合氧化物NCB掺杂量在1wt%～15wt%范围内没有杂相生成, 晶相仍呈斜方钙钛矿结构. 随着NCB添加量的增加, 陶瓷致密化温度和饱和体积密度降低, 介电常数ε_r、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值也呈下降趋势, 频率温度系数τ_f向正方向增大. NCB氧化物掺杂能有效地将CLST陶瓷的烧结温度由1300℃降低至900℃. 添加12.5wt% NCB的CLST陶瓷在低温900℃烧结5h仍具有良好的微波介电性能: ε_r=73.7, Qf=1583GHz, τ_f=140.1×10-6/℃, 满足高介多层微波器件的设计要求.     

在氧气中焙烧C/γ-Al2O3复合物快速制备α-Al2O3微粉

提出了一种快速制备α-Al₂O₃微粉的方法, 以淀粉为碳源、γ-Al2O₃为前体制备了C/γ-Al₂O₃复合物, 然后在800℃、氧气氛中焙烧制备α-Al₂O₃微粉. N₂物理吸附及SEM分析结果表明, 所制得的α-氧化铝颗粒细小, 约为2μm. 该方法具有焙烧温度低、焙烧时间短的优点, 同时, 淀粉及γ-Al₂O₃均为廉价的工业原料, 且该方法所需淀粉量较少, 最少仅需0.3g/g γ-Al₂O₃, 对应的C/γ-Al₂O₃复合物碳含量约为6wt%, 因而极具工业化应用前景.     

Ca和Sm双原子共填充方钴矿化合物的制备及热电性能

用熔融法结合放电等离子快速烧结技术(SPS)制备了单相的Ca和Sm共填充的方钴矿化合物Ca_mSm_nFe_xCo_4-xSb₁₂, 研究了两种原子共填充总量及填充分量对其热电性能的影响规律. 结果表明: 随着Ca和Sm双原子共填充总量的增加, p型Ca_mSm_nFe_xCo_4-xSb₁₂化合物的Seebeck系数增大、电导率和热导率降低. 当共填充总量相近时, Ca原子填充分量较大的方钴矿化合物, 其电性能较好; 而Sm原子填充分量较大的方钴矿化合物, 其热导率较低、Seebeck系数较高. Ca_0.15Sm_0.24Fe_1.51Co_2.48Sb₁₂化合物的最大热电性能指数ZT_max值在775K时为0.85.     

The thermoelectric properties of Co4Sb12-xTex synthesized at different pressure

Skutterudite compounds Co₄Sb_12-xTe_x (0.1 ≤ ×≤0.8) was synthesized successfully by high temperature and high pressure (HTHP) method and characterized with X-ray diffractometry and thermoelectric properties measurements. The samples prepared by HTHP are nearly with the single phase CoSb₃. The electrical resistivity, Seebeck coefficient and thermal conductivity were all depending on synthetic pressure and the Te content of the Skutterudite compounds were performed at room temperature. As our expected, the Seebeck coefficient increased with an increase of the synthetic pressure and the thermal conductivity decreased with an increase of the synthetic pressure. These results indicated that HTHP technique may be helpful to prepare thermoelectric materials with enhanced thermoelectric properties.     

Effects of Se substitution on the thermoelectric performance of n-type Co4Sb11.3Te0.7−xSex skutterudites

A series of double-substituted Co₄Sb_11.3Te_0.7?xSe_x skutterudites have been fabricated by combining the solid state reaction and the spark plasma sintering method, and the effects of Se substitution on the thermoelectric properties are characterized by measurements of the electrical conductivity, the Seebeck coefficient and the thermal conductivity in the temperature range of 300–800 K. Doping Se into the Co₄Sb_11.3Te_0.7?xSe_x matrix suppresses the carrier concentration, and the electrical conductivity actually decreases with the Se content. However, moderate Se doping is effective in enhancing the thermoelectric performance of the n-type Co₄Sb_11.3Te_0.7?xSe_x, because of the resulted dramatically decreased thermal conductivity. Analyses indicate that the heightened point-defect scattering induced by Se doping together with the electron–phonon scattering induced by Te doping is responsible for the reduction of lattice thermal conductivity of these compounds.     

Synthesis and high temperature transport properties of Te-doped skutterudite compounds

Te-doped skutterudite compounds Co₄Sb_12?x Te _x (x?=?0.4–0.7) have been fabricated by solid state reaction method and spark plasma sintering. The scanning electron microscope images indicate all samples are compact and the average particle size increases with the Te doping fraction. The carrier concentration and electrical conductivity exhibit positive doping fraction dependence, and a maximum electrical conductivity of 16.29?×?10⁴?Sm^?1 is obtained at 300?K for Co₄Sb_11.3Te_0.7. The values of the power factor (x?=?0.4–0.6) are greater than 4.0?×?10^?3?Wm^?1?K^?2 at the temperature range of 650–800?K, larger than previous literature reports. The lattice thermal conductivity decreases monotonously over the whole investigated temperature range and exhibits a negative doping fraction dependence except for Co₄Sb_11.3Te_0.7. The resultant dimensionless figure of merit of all the samples increases monotonously over the whole investigated temperature range, and a maximum value of 0.95 is achieved at 800?K for Co₄Sb_11.4Te_0.6.     

In掺杂β-Zn_4Sb_3热电材料的制备与电热输运

设计了一系列名义组成为Zn4Sb3-xInx(0~0.08,Δx=0.02)的In掺杂β-Zn4Sb3基块体材料,并用真空熔融-随炉冷却-放电等离子体烧结工艺成功制备出无裂纹的In掺杂单相β-Zn4Sb3基块体材料.300~700K内材料的电热输运特性表明,In杂质对Zn4Sb3化合物的Sb位掺杂可导致载流子浓度和电导率大幅度增大、高温下本征激发几乎消失和晶格热导率显著降低,x=0.04和0.08的Zn4Sb3-xInx的In掺杂β-Zn4Sb3化合物700K时晶格热导率均仅为0.21W/(m·K).与纯β-Zn4Sb3块体材料相比,所有In掺杂β-Zn4Sb3基块体材料的ZT值均显著增大,x=0.06的Zn4Sb3-xInx的In掺杂β-Zn4Sb3基块体材料700K时ZT值达到1.13,提高了69%.     

Nd:GdxY1-xCa4O(BO3)3晶体的生长及其光谱性能研究

利用熔体提拉法生长了大尺寸,高质量的新型激光自倍频晶体Nd:GdxY1-x(Ca4O(BO3)3(简称Nd:GdYCOB),对Nd:GdYCOB晶体的XRD衍射图进行指标化,得到它的晶胞参数为a=8.080A;b=16.016A;c=3.538A,β＝101．18,μ＝491．1A3,对取自不同部位的晶体粉末进行ICP原子发射光 分析表明晶体整体组份均匀一致,根据熔体和晶体粉末的ICP数据计算,Nd:GdYCOB晶体中Nd3 的分凝系数为0．63,首次报道了Nd:GdYCOB晶体200－3000nm室温透过光谱和室温荧光光谱及荧光寿命,室温透过光谱表明Nd:GdYCOB晶体的紫外吸收边在－220nm,具有很宽的透光波段（－220－2700nm);Nd:GdYCOB晶体在800nm附近存在很强的吸收,适合于LD泵汪,为光光谱表明Nd:GdYCOB晶体是一种很有潜力的RGB（red,green,blue)激光自倍频晶体,掺杂4％,5％ Nd:GdYCOB晶体的荧光寿命分别为105us和100us。     

Nb掺杂Bi4Ti3O12层状结构铁电陶瓷的电行为特性研究

采用固相烧结工艺制备了Nb5+掺杂的Bi4Ti3O12层状结构铁电陶瓷.运用XRD和AFM对Bi4Ti3-xNbxO12+x/2材料的微观结构进行表征,发现所制备的陶瓷均具有单一的正交相结构,抛光热腐蚀表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构.通过对材料直流电导率与温度关系的Arrhenius拟合,分析了Bi4Ti3-xNbxO12+x/2的导电机理.Nb5+掺杂提高了材料的介电常数,但居里温度随掺杂含量的增加呈线性下降趋势.DSC结果显示Bi4Ti3-xNbxO12+x/2材料在居里温度处经历了一级铁电相变.样品的铁电性能测试结果表明,Nb5+掺杂Bi4Ti3O12提高了材料的剩余极化Pr,这主要是由于Nb5+取代Ti4+大大降低了材料中氧空位的浓度,使得氧空位对畴的钉扎作用减弱的缘故.     

The enhanced thermoelectric properties of Ba0.25Pb0.05Co4Sb11.5Te0.5 alloys prepared by HPHT at different pressure

Skutterudite Ba_0.25Pb_0.05Co₄Sb_11.5Te_0.5 compounds with bcc crystal structure were prepared by high-pressure and high-temperature (HTHP) method. We have studied the structure and thermoelectric properties of Te-substituted partially filled Ba_0.25Pb_0.05Co₄Sb_11.5Te_0.5 skutterudites which were synthesized at different pressure. The electrical resistivity, Seebeck coefficient and thermal conductivity of those samples were measured in the temperature range of 320-720 K. The combination of Ba and Pb fillers inside the voids of the skutterudite structure provided a broad range of resonant phonon scattering, so that a strong suppression in the lattice thermal conductivity was observed. A dimensionless thermoelectric figure of merit of 1.0 at 720 K was achieved for n-type Ba_0.25Pb_0.05Co₄Sb_11.5Te_0.5 at last.     

SPS原位反应制备TiC/Ti2AlC/TixAly系复合材料的微观结构及其导电性能

以Al₄C₃、Ti和石墨混合粉体为原料, 采用放电等离子技术原位反应制备了TiC/Ti₂AlC两相复合材料和TiC/Ti₂AlC/Ti_xAl_y三相复合材料. 利用XRD、SEM、TEM研究了复合材料的相组成和微观结构, HRTEM的观察结果显示复合材料的相界面清洁干净, 无非晶相存在. 同时研究了TiC/Ti₂AlC/Ti_xAl_y三相复合材料的原位反应烧结过程, 并对复合材料的导电行为进行了表征. 在室温时TiC/Ti₂AlC材料的电导率大于TiC/Ti₂AlC/Ti_xAl_y三相复合材料,其中TiC/40vol%Ti₂AlC的电导率最高达到8.83×105S/m. TiC/Ti2AlC两相复合材料和TiC/Ti₂AlC/Ti_xAl_y三相复合材料的电导率均随温度的升高而下降, 呈现电导的金属性特征, 同时电导率随温度变化关系符合Arrhenius理论.     

锂离子电池正极材料LiCrxMn2-xO4的合成及性能研究

采用Pechini法制备了尖晶石LiCrxMn2-xO4正极材料,并用X射线衍射仪、扫描电镜、充放电测试等手段研究了其晶体结构、表观形貌和电化学性能.结果表明,该法制备的尖晶石LiCrxMn2-xO4(0≤x≤0.1)正极材料为单一尖晶石结构,形貌较好,粒径分布均匀;晶胞参数随着Cr含量的增加而减小,但是Cr掺杂量对于产物的相结构和晶体形貌影响不大;Cr含量的增加使得LiCrxMn2-xO4的比容量减小,但却提高了尖晶石结构的稳定性和循环性能.