流延成型法制备2-2型多层(CoFe_2O_4-Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3)_n磁电复合薄膜

运用流延成型法制备了具有良好铁电铁磁性能的2-2型多层(CoFe_2O_4-Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3)_n[(CFOPZT)n]磁电复合薄膜。通过X射线衍射仪、扫描电镜、振动样品磁强计和铁电测试仪测试研究了(CFO-PZT)n复合薄膜的组织结构、铁磁和铁电性能。结果表明,钙钛矿结构的PZT和尖晶石结构的CFO相对均匀地分布在多层复合薄膜各层中,界面平整均匀。随热处理温度的升高,薄膜致密度提高,晶粒长大,但相结构未变,无新相形成。900℃热处理的(CFO-PZT)n复合薄膜结晶更完善,磁电性能好,剩余极化强度为32.63μC/cm~2,饱和磁化强度高达80.56kA/m,在2.29×10~4 A/m偏置磁场处有最大磁电耦合系数17.69kV/(cm·T)。     

掺Sr的BaTiO_3∶Eu~(3+)红色荧光粉的发光性能研究

以BaCO_3、SrCO_3、TiO_2和Eu_2O_3为原料,采用高温固相法制备了不同浓度的Eu~(3+)掺杂的Ba(0.8-x)Sr_(0.2)TiO_3∶xEu~(3+)(x=0.02~0.1)系列红色荧光粉。采用荧光分光光度计对其发光强度和吸收强度进行研究得出,最佳的Eu~(3+)摩尔分数x=0.08。考察了不同电荷补偿剂对Ba_(0.72)Sr_(0.2)TiO_3∶0.08Eu~(3+)荧光粉激发光谱和发射光谱的影响,结果表明,Li+是制备Ba_(0.72)Sr_(0.2)TiO_3∶0.08Eu~(3+)荧光粉的最佳电荷补偿剂。     

Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3双层薄膜的微观结构

采用脉冲激光沉积法在(001)LaAlO_3衬底上制备了Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜,利用透射电子显微镜对薄膜的微观结构进行了研究。结果表明,底电极La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3在LaAlO_3衬底上外延生长并形成立方-立方取向关系。不同于块体结构,LSCO薄膜发生了结构转变,形成一种氧缺位有序调制结构。整个薄膜由大量取向畴组成,其中包含一些层错与反相畴界等缺陷。生长温度为500℃时,Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3薄膜为柱状多晶结构;当温度升高至820℃时,薄膜为缺陷较少的单晶结构。     

Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)复合阴极的制备及其电化学性能

采用固相反应法合成中温固体氧化物燃料电池的Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)阴极粉末,经机械混合法制备出Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)复合阴极粉末。研究了不同煅烧温度得到粉末的晶体结构,判断得出Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)阴极粉末的最佳煅烧温度,表征了Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)和Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)之间的化学相容性。通过电化学工作站对Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)和Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)的电化学性能进行了测试。结果表明:Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)的最佳煅烧温度大约是1400℃,Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)阴极和Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)电解质二者之间呈现出良好的化学相容性。Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)粉末的中位径(D_(50))约是8.034μm。Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)电解质粉末的添加有效地降低了Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)的极化电阻。与Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)相比,Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)复合阴极的单电池在700℃时具有更高的功率密度。     

xCoAl_(0.2)Fe_(1.8)O_4+(1-x)BaTiO_3纳米磁电复合材料的磁、介电和磁电特性研究

采用溶胶-凝胶方法制备了xCoAl0.2Fe1.8O4+(1-x)BaTiO3纳米磁电复合材料.XRD图谱分析表明烧结后的样品是复合的钙钛矿(BaTiO3)和尖晶石(CoAl0.2Fe1.8O4)结构,SEM图像显示复合材料颗粒大小均匀.用磁滞回线研究了材料的磁性能,并通过Koops双层异质结构模型解释了复合材料的介电频散现象.测量结果表明:0.20CoAl0.2Fe1.8O4+0.80BaTiO3的样品在偏置磁场为1.35×105A/m时表现出最大的磁电电压系数1.075×10-2 V/A.     

水热合成CoFe_2O_4/Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3颗粒磁电复合材料中的零偏置现象

通过水热法分别制备CoFe_2O_4和Bi0.5Na0.5TiO3纳米粉。将两种粉末均匀混合,经成型和共烧工艺制备了xCFO-(1-x)BNT颗粒复合磁电材料(质量分数x为0.3,0.4,0.5)。X射线衍射(XRD)和SEM扫描电子显微镜(SEM)分析表明,复合陶瓷保持了较纯净的钙钛矿(BNT)和尖晶石结构(CFO)。振动样品磁强计(VSM)测试表明,这种材料在室温下具有良好的铁磁性。当磁场频率为1KHz时,950℃烧结的复合磁电材料(x=0.3)具有最大的磁电转换系数,约为47.4mV/Oe·cm;且发现当磁场为零时,该复合材料磁电转换系数不为零,在谐振点处仍具有1.2V/Oecm的磁电转换系数。这是一种可以应用于零场和中频的磁电复合材料。     

AlN/FeCoSiB磁电复合薄膜的制备及其逆磁电效应研究

借助射频磁控溅射成功制备了AlN/FeCoSiB磁电复合薄膜, 探讨了退火条件对AlN薄膜压电性能和FeCoSiB薄膜磁性能的影响, 并研究了其逆磁电响应。结果显示, 500℃退火处理的AlN薄膜具有高度(002)择优取向和柱状生长结构; 经过300℃退火后FeCoSiB薄膜的磁场灵敏度提高。该磁电复合薄膜的逆磁电电压系数(α_CME)在偏置磁场(H_dc)为875 A/m时达到最大值62.5 A/(m·V); 且磁感应强度(B)随交变电压(V_ac)的变化呈现优异的线性响应(线性度达到1.3%)。这种AlN/FeCoSiB磁电复合薄膜在磁场或电场探测领域具有广阔的应用前景。     

H_3PW_(12)O_(40)对TiO_2纳米管光伏效应影响的研究

将H_3PW_(12)O_(40)(PW_(12))用电沉积法沉积在TiO_2纳米管薄膜上,得到PW_(12)-TiO_2纳米管复合薄膜,再将PW_(12)-TiO_2纳米管复合薄膜组装成光伏电池,测定其光电转换效率。结果表明:用PW_(12)修饰的TiO_2纳米管薄膜的光电转换效率达到3.62%,是未修饰TiO_2纳米管薄膜(0.36%)的10倍左右,说明在TiO_2纳米管薄膜光电转换时PW_(12)能有效地抑制光生电子-空穴的复合,起到了储存和转移电子的作用,从而极大地提高了TiO_2纳米管薄膜的光电转换效率。     

Eu~(2+)激活的BaO-SrO—SiO_2体系光致发光的研制

(Ba,Sr)SiO_3:Eu~(2+)发光材料采用A.R.试剂合成并加以提纯过的BaCO_3、SrCO_3、H_2SiO_3、Li_2CO_3Eu_2(C_2O_4)_3为原料。在合成发光材料过程中,选用正交式验法进行实验条件的探索。得到了发光材料最佳组成为(Ba_(0.8),Sr_(0.2))_(0.98)Eu_(0.01),SiO_3或Ba_(0.98) Eu_(0.01)Li_(0.01)SiO_3;最佳实验条件为灼烧温度为1150℃,H_2气流量为4ml/min。并用日本岛津产RF-510荧光光谱仪测试了发光材料的激发光谱和发光光谱。     

铁磁/铁电复合介质及其超材料结构微波性能

采用固相法工艺,以钇铁石榴石(Y_3Fe_5O_(12), YIG)和钛酸锶钡(Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3, BST)为原料,制备出了一系列YIG/BST铁磁/铁电复合介质。利用XRD和SEM对复合介质的物相和微观形貌进行了观察,并对其介电性能、磁性能进行了详细研究。结果表明:在一定温度下烧结所得的复合介质,铁电相和铁磁相两相独立存在。(1-x)YIG-xBST(x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5)复合介质具有良好的介电性能:室温下,随着频率的升高(10~2～10~6Hz),各组分复合介质的介电常数和介电损耗逐步下降;频率为1 MHz时,随着BST含量的增加,复合介质的介电常数升高,介电损耗先急剧减小而后趋于稳定;随着温度的升高(0～400℃),不同频率下各组分复合介质的介电常数、介电损耗逐步增加。复合介质表现出典型软磁体的磁滞回线形状,随着BST含量的增加,饱和磁化强度(M_s)逐渐降低,磁导率减小。同时,对复合介质超材料结构的微波性能进行了研究,结果表明超材料结构可实现磁可调。     

快离子导体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆LiMn_2O_4正极材料的结构和电化学性能

为进一步提高动力电池正极材料锰酸锂(LiMn_2O_4)的循环稳定性,通过溶胶-凝胶法用快离子导体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3作为包覆材料对LiMn_2O_4进行表面修饰,探讨了不同包覆量对复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的微观结构以及形貌进行表征。结果表明:La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3的包覆并没有改变LiMn_2O_4晶体结构及空间构型;相比纯的LiMn_2O_4样品,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆后的样品颗粒表面较为粗糙;涂层为薄膜状结构,均匀且完全包覆在LiMn_2O_4颗粒的表面。利用电化学测试方法测试其电化学性能,测试结果表明,当La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆量为5%时,具有较好的电化学性能,首次放电比容量为127.4 m A·h/g(0.1 C),25℃循环400次后容量保持率为91.2%,55℃循环100次后容量保持率为91.1%;与未经表面修饰的样品相比,其首次放电比容量为119.1 m A·h/g(0.1 C),400次的容量保持率为61.9%,100次容量保持率为77.9%,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆后的样品的电化学性能尤其是循环性能得到明显的提高。     

基于Pr_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)对称固体氧化物燃料电池的性能优化研究

采用柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法分别合成了Pr_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(PSCF)和Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(2-δ)(GDC)粉体,高温固相法合成La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)电解质粉体。以LSGM为电解质,PSCF同时作为阴极和阳极,GDC作为功能层材料,构建了对称固体氧化物燃料电池PSCF│GDC│LSGM│GDC│PSCF。利用X射线衍射法研究材料的成相以及相互间的化学稳定性,交流阻抗法记录界面极化行为,用扫描电子显微镜观察电池的断面微结构,用自组装的测试系统评价电池输出性能。结果表明,合成的PSCF粉体呈立方钙钛矿结构,具有良好的氧化–还原可逆性。使用GDC功能层明显改善了氢气环境下PSCF与LSGM材料间的化学相容性以及电池的输出性能,800℃时,电极│电解质界面极化电阻从6.892?·cm~2下降到0.314?·cm~2;以加湿H_2(含体积分数3%的水蒸气)为燃料气,空气为氧化气时,单电池输出功率密度由269 m W/cm2增大至463 m W/cm~2。研究结果显示,PSCF是对称固体氧化物燃料电池良好的候选电极材料,GDC功能层对改善电池长期稳定性能具有潜在的应用价值。     

共压共烧法制备La_(0.8)Sr_(0.2)(Ga_(0.8)Mg_(0.2))_(0.1)Fe_(0.9)O_(3-δ)致密扩散障碍层极限电流型氧传感器

采用固相合成法制备了La_(0.8)Sr_(0.2)(Ga_(0.8)Mg_(0.2))_(0.1)Fe_(0.9)O_(3-δ)(LSGMF)混合导体和La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)固体电解质,利用XRD、TGA、范德堡直流四探针法和热膨胀仪等对试样进行了分析。以LSGMF为致密扩散障碍层,以LSGM为氧泵层,采用共压共烧结法制备了极限电流型氧传感器,利用SEM和EDS对LSGMF/LSGM陶瓷体横截面的微观形貌和成分进行了分析。结果表明:LSGMF具有菱方钙钛矿结构(R-3c空间群),它在650℃失重速率最快,其电导率随温度的升高而增大;300~1000℃范围,LSGM与LSGMF的热膨胀系数分别为12.51×10~(–6)/℃和12.80×10~(–6)/℃。650~850℃范围,氧传感器具有良好的极限电流平台,lg I_L(极限电流I_L)与1000/T呈线性关系,LSGMF中氧离子的扩散激活能为0.4008 e V。800℃、0.3mol%x(O_2)21.0mol%时,极限电流IL与氧含量x(O_2)间的关系为:I_L(m A)=10.285x(O_2)(mol%),R=0.9982。LSGMF和LSGM结合牢固,未产生裂纹,EDS分析基本符合各化合物的化学计量比。     

共沉淀法制备CoFe_2O_4纳米颗粒及其磁电性能表征

通过热力学计算确定Me-NaOH-NH_3·H_2O体系中钴离子和铁离子的最佳共沉淀pH值,然后采用化学共沉淀法制备了CoFe_2O_4的前驱体粉体,再经过热处理制得纯相CoFe_2O_4粉体,并用X射线衍射仪、扫描电镜、振动样品磁强计和精密阻抗分析仪对其进行表征。结果表明,在pH值=11.4的的共沉淀条件下制备得到前驱体粉体,经400℃煅烧就已经开始形成CoFe_2O_4粉体,温度继续升高生成纯相粉体;并且样品的饱和磁化强度Ms、剩磁Mr及矫顽力Hc随温度升高先增大后减小,在500℃(接近居里温度点)附近达到最大值分别为Ms=14.40A·m~2/kg,Mr=3.15A·m~2/kg,Hc=3.22kA/m,与以往研究报道不同。     

单相Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_1-_xCo_xO_3陶瓷的多铁性能研究

利用高温高压技术制备了Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_1-_xCo_xO_3(x=0,0.1,0.2)陶瓷样品。研究了La和Co共掺杂对BiFeO_3的物相结构及多铁性能的影响。结构分析表明,所有样品均为菱方钙钛矿结构,同时Co掺杂引起一定的结构畸变。Co掺杂导致Bi_(0.95)La_(0.05)FeO_3中空间调制的螺旋磁结构转变为共线的G型反铁磁结构,从而导致样品室温磁性能得到明显提高。样品中介电常数随着外加磁场的增加而增加,表明在Co掺杂Bi_(0.95)La_(0.05)FeO_3陶瓷中存在磁电耦合效应。在796 kA/m外加磁场及3k Hz频率下,Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_(0.9)Co_(0.1)O_3和Bi_(0.95)La_(0.05)Fe(0.8)Co_(0.2)O_3的磁介电系数分别为1.61%和1.75%。     

Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)-Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)中低温固体氧化物燃料电池复相阴极的研究

采用溶胶-凝胶法制备Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3–δ)(BSCF)粉体后,使用Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2–δ)(GDC)溶胶包裹BSCF粉的方法制备疏松多孔的BSCF-x GDC(x=30wt%,40wt%,50wt%)复相阴极。通过X射线衍射仪、场发射扫描电镜和透射电镜对复相阴极的物相组成、单电池断面形貌及GDC对BSCF颗粒的包裹形貌进行表征。利用阻抗谱测试研究了复相阴极材料的电化学性能,讨论了掺入GDC量对阴极性能的影响。结果表明:通过GDC溶胶包裹BSCF粉体的制备方法改善了阴极的电化学性能,在同一温度下,BSCF-40GDC阴极的极化电阻最小,在650℃时阴极极化阻抗约为0.397?·cm~2;以BSCF-40GDC为阴极制备的单电池,以H_2+3%H_2O为燃料气、空气为氧化气体,650℃下电池的最大功率密度为0.514 W/cm~2,欧姆电阻为0.257?·cm~2,两极极化电阻为0.0588?·cm2。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co_(0.2)O_2的草酸共沉淀合成

以NiSO_4·6H_2O、MnSO_4·H_2O、Co(NO_3)_3·6H_2O和LiNO_3为原料,通过草酸共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Mn_(0.4) Co_(0.2)O_2。采用SEM、XRD和充放电试验对合成样品进行了表征。研究了合成温度、合成时间以及锂过量对合成产物结构的影响。实验结果表明,采用草酸共沉淀法合成LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co(0.2)O_2的最佳条件为:将共沉淀合成的掺钴Ni-Mn复合草酸盐与LiNO_3的混合物于850℃煅烧20h,锂过量10%(摩尔分数)。合成的LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co(0.2)O_2具有α-NaFeO_2型层状结构和良好的电化学性能,在2.5～4.35V的首次放电比容量达到158.7mAh/g,经20次循环后放电比容量稳定在145mAh/g左右。     

溶胶-凝胶法制备锌掺杂Sr_3Co_2Fe_(24)O_(41) Z型铁氧体及其性能

利用柠檬酸溶胶-凝胶法合成了锌掺杂Sr_3(Zn_xCo_(1-x))_2Fe_(24)O_(41),(x=0～0.8)的Z型铁氧体.测试其结构、磁性能、电磁性能与吸波特性.实验结果表明,适量掺杂Zn~(2+)有利于磁性能及吸波性能的改善,在x=0.2时比饱和磁化强度最大,可达51.36 A·m~2·kg~(-1);吸波性能优良,最大吸收量为35.12dB;合成最佳温度为1200℃烧结2小时.     

Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3及其含Pb弥散相铁电体介电性能的研究

用固相反应法制备了Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3及其含Pb钛酸锶钡(BPST)陶瓷,运用修正的Smolenski的成分起伏理论和居里外斯定律,结合介电常数温度谱,研究了钙钛矿结构的BST及铅取代的钛酸锶铅钡(BPST)的弥散相,对其相变行为进行了分析,得出了的一些铁电模型参数.结果表明,该系列样品在弥散相变区的弥散指数α为1.29～1.88,相变区间为13.4～22.8℃;在顺电相其居里常量为1.25×10~5～1.47×10~5K数量级.当Pb含量为0.1(即Ba_(0.6)Pb_(0.1)TiO_3)时,居里峰较宽,弥散相明显,故具有较高的调谐温度稳定性.另外铅的加入提高了铁电体的相变温度,从44℃上升到175℃.     

(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3薄膜的表面化学态研究

用溶胶-凝胶法制备(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3(简称PST)前驱体溶液,以三水醋酸铅、醋酸锶、钛酸丁酯为原料,乙二醇甲醚、去离子水、乙酰丙酮做溶剂,通过旋涂工艺在Pt/Ti/SiO_2/Si(100)基片上沉积PST薄膜.薄膜经320～380℃热分解,再经650℃退火30min,得到晶化好的薄膜样品,X射线衍射结果表明PST薄膜为钙钛矿立方相结构,其晶格常数为a=0.3919nm.用原子力显微镜观测其表面形貌,薄膜平均晶粒尺寸为300nm.用XPS测量了650℃退火PST薄膜样品的表面化学态,结果表明表面富铅,接近表面区域的原子比率Pb∶Sr∶Ti∶O是0.52∶0.50∶1.0∶3.02,接近(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3的理想配比.