Bi5FeTi3O15薄膜室温多铁性及其磁性机理

用溶胶凝胶工艺在Pt/Ti/SiO2/Si基片上沉积了Bi5FeTi3O15(BFTO)薄膜,研究了前驱液浓度和退火升温速率对BFTO薄膜结晶的影响,前驱液浓度低于0.05mol/L时不利于4层层状钙钛矿结构的形成。沉积BFTO薄膜的最佳制备工艺为:前驱液浓度为0.05mol/L和氧气氛中退火速率为4℃/s。室温下,用最佳工艺制得的BFTO薄膜显示出良好的铁电性,在300 kV/cm的外加电场下,样品的剩余极化强度2Pr达到43.4μC/cm2;同时,BFTO薄膜也显示出弱铁磁性。为了研究其磁性来源,分别在氧气氛和氮气氛下对BFTO薄膜样品进行退火,分析其磁性的差异。认为BFTO薄膜室温下的弱铁磁性主要来源于F中心交换作用。     

LaMnO3/生物炭催化剂低温NH3-SCR催化脱硝性能研究

以La-Mn钙钛矿氧化物为活性组分,生物炭为载体,利用浸渍法制备负载型脱硝催化剂LMO/BCNA。利用固定床反应装置考察了催化剂的催化活性以及耐硫耐水性能,100～250℃范围内,NO转化率>80%,N₂选择性>90%,225℃时NO转化率最高,为95.8%,对应的N₂选择性为95.4%。与氧化物相比,负载型催化剂的催化活性大幅提升,同时也扩宽了工作温度区间;生物炭载体的引入,减弱了催化剂对H₂O、SO₂的吸附,增强了耐硫耐水性能。应用稳态动力学方法构建催化反应动力学模型,在实验条件范围且O₂含量为5%时,催化NH₃-SCR反应过程中NO、O₂、NH₃的反应级数分别为0.66、0、0,并得到LMO/BCNA催化的反应活化能为25.52 k J/mol,低于商用钒钨钛催化剂的化学反应活化能(40～94 k J/mol)。     

固体氧化物燃料电池双钙钛矿阴极材料PrBaCo2O5+δ的掺杂改性

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种清洁、高效的能量转换装置,其性能受制于阴极的氧还原反应,钴基双钙钛矿氧化物PrBaCo₂O_5+δ具有较高的氧表面交换系数和体扩散系数,是近年来备受重视的阴极催化材料。然而,PrBaCo₂O_5+δ在SOFC中的应用受到热膨胀匹配性差等的制约,为此,大量的工作研究了PrBaCo₂O_5+δ的掺杂改性。本文综述了各种掺杂研究,按照掺杂位置分别总结了Pr位、Ba位、Co位和O位的掺杂元素和掺杂量,结合钙钛矿的容忍因子,讨论了掺杂对PrBaCo₂O_5+δ性能的影响,包括晶体结构、氧的非化学计量δ、电导率、热膨胀系数、氧传输性能和电化学性能等。     

温度对水热合成制备LaMnO3催化剂的性能影响

以尿素水解为基础,采用水热合成法制备了一系列以Mn为活性组分的钙钛矿催化剂(LaMnO3),研究了反应温度对催化剂的热稳定性、比表面积及其催化甲烷燃烧性能的影响。结果表明,当前驱液温度为60℃,催化剂经700℃焙烧6 h后,甲烷转化率可达95%以上,比表面积为14.14 m2/g。     

无监督学习探索高介电常数的ABO3型钙钛矿材料

机器学习已成为新材料研发的重要变革性手段,但材料数据样本量少、噪音高等特点为数据驱动的研发模式带来巨大挑战。本工作将无监督学习应用于挖掘高介电常数的钙钛矿材料。针对标签数据少的问题,通过聚类学习的方法不断优化迭代来缩小搜索空间,最终筛选出了BaHfO₃和BiFeO₃等20种具有高介电常数潜力的钙钛矿材料,并通过降维分析等手段从元素种类、晶体结构和容忍因子等方面展开规律分析,挖掘钙钛矿材料结构与介电常数之间的关联。该方法为解决材料性能数据标签的缺失提供了一种思路,可应用于筛选和挖掘其他新型功能材料。     

烧结温度对SiO2-TiO2薄膜亲水性的影响

为了确定SiO2-TiO2薄膜制备过程的最佳烧结温度,将不同SiO2与TiO2掺杂比的样品分别在400℃和500℃下煅烧,进行与水的静态接触角测试。结果表明,在一定掺杂比范围内,SiO2的掺杂能明显提高TiO2表面亲水性,并且500℃煅烧的产品亲水性要好于400℃煅烧的产品。SEM和XRD表明,500℃煅烧的产品表面颗粒粒径要大于400℃煅烧的产品的表面颗粒粒径,并且已有了比较明显的锐钛矿晶型特征峰,而400℃煅烧的产品还是无定形态,这说明SiO2的掺杂抑制了TiO2晶粒的生长和晶型的转变。而锐钛矿晶型的TiO2亲水性要远好于无定形的TiO2,致使500℃煅烧的产品的亲水性要好于400℃煅烧的产品的亲水性,因此500℃才是SiO2-TiO2薄膜的最佳烧结温度。     

电荷补偿对SrCeO3:Sm3+材料光谱特性的影响

采用溶胶凝胶法合成了SrCeO3:Sm3+,M+(M=Li,Na,K)红色荧光粉,用X射线衍射、荧光光谱表征了样品的物相结构和发光性能。研究了电荷补偿剂对SrCeO3:Sm3+发光性能的影响。结果表明:适量掺入电荷补偿剂没有改变基质的晶型结构。样品的激发光谱由Ce4+→O2–的电荷迁移带和Sm3+的离子特征激发峰组成。样品在波长为408 nm的紫外激发下发射红光,发射主峰为601 nm,对应于Sm3+的4G5/2→6H7/2跃迁。样品的发光强度随电荷补偿剂掺量的增大先增强后减弱;对于不同电荷补偿剂,样品发光强度最大处所对应的电荷补偿剂的掺杂量不同;电荷补偿剂Li+、Na+和K+的最佳掺量分别为5%、2%和0.8%。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料不同温度下电化学性能研究

利用溶胶-凝胶高温法制得三元正极材料Li LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂,在不同的温度条件下,系统的研究了材料的电化学性能。研究发现,该材料在环境温度为25、45、75℃条件下,首次放电容量分别为139.5、129.7、97.8mAh·g,第20周放电容量分别为133.2、120.9、87.8mAh·g^-1,20周循环容量保持率分别为95.5%、93.2%、89.8%。表明该材料具有优越的循环性能和高温稳定性能。     

BaxSr1-xTiO3铁电薄膜电极材料的研究进展

BST铁电薄膜具有优异的介电性能,电极材料特别是底电极材料,影响并决定BST薄膜的电学及介电行为,选择合适的电极材料对BST薄膜的性能至关重要,本文综述了电极材料对BST薄膜结构和介电性能的影响以及此方面的最新研究成果.     

电沉积法制备Bi2Te3基热电薄膜的研究进展

从电沉积制备Bi2Te3基薄膜所采用的溶液体系和沉积基材方面综述了热电材料薄膜的制备工艺和沉积机理的研究进展,并结合当前研究对其今后的发展方向进行了展望。     

结构优化的异质Ca(Mg1/3Ta2/3)O3/CaTiO3薄膜介电性能

采用Pechini方法,在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)基板上沉积了均质Ca(Mg1/3Ta2/3)O3 (CMT),CaTiO₃(CT)和堆叠次序不同以及摩尔比不同的异质Ca(Mg_1/3Ta_2/3)O₃/CaTiO₃(CMT/CT)薄膜。结果表明:以CT为底层的异质CMT/CT薄膜可以形成单一的钙钛矿结构,以CMT为底层的异质薄膜则有杂相产生。对于以CT为底层的不同摩尔比的异质CMT/CT薄膜,随着CMT含量的增加,异质薄膜中CT的衍射峰逐渐减小至消失,而CMT的结晶度变得更强,这说明以CT为缓冲层将有助于上层的CMT形成钙钛矿相。介电性能研究表明:异质CMT/CT薄膜的介电常数高度依赖于CMT的含量,而介电损耗不但与CMT含量有关,还与异质薄膜中界面数有关。当n(CMT):n(CT)=1:1 (摩尔比)时,异质的CMT/CT薄膜的介电常数和损耗分别为56和0.038。     

添加Ti3AlC2对MgO-C材料性能的影响

以烧结镁砂、鳞片石墨、Si粉、Ti₃AlC₂粉为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,配制成w（鳞片石墨）=9%的普通MgO-C试样MC和w（鳞片石墨）=4%、w（Ti₃AlC₂）=3%的MgO-Ti₃AlC₂-C试样MC-3AC,经混练、成型、110℃干燥、220℃固化后,在埋碳条件下分别于1 100、1 400和1 600℃保温3 h热处理。检测试样的显气孔率、常温抗折强度、弹性模量和1 100、1 300、1 500℃空气气氛下的抗氧化性,并进行了XRD分析。结果表明：1)在220℃固化后,试样MC-3AC的显气孔率比试样MC的小,常温抗折强度和弹性模量比试样MC的大得多。2)在1 100～1 600℃埋碳热处理后,试样MC-3AC的显气孔率比试样MC的小,常温抗折强度和弹性模量均比试样MC的大。3)在1 100和1 300℃氧化时,试样MC-3AC的抗氧化性比试样MC的差,也比1 500℃时试样MC-3AC的差;但在1 500℃氧化时,试样MC-3AC的抗...     

退火工艺对Bi2Te3薄膜近红外光响应性能影响的研究

采用物理气相传输法(PVT)在p-Si衬底上制备了n-Bi₂Te₃薄膜。在不同温度下对薄膜样品进行退火处理,利用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜以及光致发光光谱对退火处理前后的薄膜形貌与微观结构进行表征。研究了退火温度对Bi₂Te₃薄膜形貌结构以及红外光响应能力的影响。结果表明在200～400℃的温度区间内,退火温度为250℃时可有效提高薄膜结晶度,细化晶粒,减少薄膜缺陷,降低缺陷能级对Bi₂Te₃薄膜红外光响应性能的影响,使得在250℃获得的高结晶质量的Bi₂Te₃薄膜的红外光响应性能均优于其他的退火温度获得Bi₂Te₃薄膜和未处理的,表明采用PVT方法制备的Bi₂Te₃薄膜的最佳退火温度是250℃。     

加入脱硅ZrO2微粉对MgO-Cr2O3材料性能的影响

为了提高MgO-Cr2O3材料的性能,以质量分数为60%的电熔镁铬砂、27%的南非铬矿粉、13%的烧结镁砂为基础配比,外加脱硅ZrO2微粉(其质量分数分别为1.5%、2%、2.5%和3%)制备了MgO-Cr2O3材料。研究引入ZrO2对MgO-Cr2O3材料体积密度、显气孔率、耐压强度、高温抗折强度和抗RH精炼渣侵蚀性的影响。结果表明:1)引入ZrO2显著提高了MgO-Cr2O3材料的体积密度、常温耐压强度和高温抗折强度。2)ZrO2与熔渣中的CaO发生反应,生成高熔点的化合物CaZrO3,堵塞气孔,阻止熔渣进一步渗透,提高了MgO-Cr2O3材料的抗渣性;同时反应吸收CaO,使熔渣的碱度降低,黏度增大,这也有利于提高镁铬砖的抗渣侵蚀性。综合考虑MgO-Cr2O3材料的各项性能,脱硅ZrO2微粉的最佳外加量为2.5%(w)。     

CaCu3-xMnxTi4O12陶瓷的介电性能研究

本文利用固态反应法制备了CaCu3-xMnxTi4O12(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)陶瓷,并分析探讨了MnO添加量对其介电性能的影响。研究结果表明,MnO的添加有助于CaCu3Ti4O12相生成,且在高MnO添加的情况下所得陶瓷晶粒尺寸较小。MnO的添加对CaCu3Ti4O12的介电性能有非常不好的影响,少量的添加就会导致其介电常数由10000多降至只有数百。在1000Hz前MnO的添加会使陶瓷的介电损耗大幅上升,这表明MnO添加有降低电阻的效果。     

反应溅射条件对WO3薄膜光电性能的影响与探索

使用反应溅射法在FTO导电玻璃基底上制备了附着力强、表面光滑、均匀的WO3光电薄膜,系统地研究了氩气与氧气流量比和溅射功率对该薄膜光电性能的影响。通过XRD、AFM、Mott-Schottky(M-S)分别分析薄膜的物相、形貌、光电性质。光电转化效率(IPCE)测试表明:当氩氧流量比为2和溅射功率250 W时,WO3薄膜的光电性能最好。该薄膜在400 nm波长处的IPCE值高达40%。     

热处理温度对纳米TiO2薄膜光催化性能的影响（英文）

以TiCl4为原料,氨水为沉淀剂,采用水解沉淀法在硅藻土基多孔陶瓷上负载了TiO2薄膜。通过热重–差示扫描量热分析、X射线衍射对经不同温度热处理的样品进行了表征,探讨了热处理温度对TiO2晶相、晶粒尺寸等因素的影响。以甲醛为目标降解物,考察了热处理温度对TiO2光催化性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,薄膜由锐钛矿型转变为金红石型,TiO2晶粒尺寸由6.5 nm(350℃)增加到52.8 nm(1 000℃);经750℃热处理的薄膜组成中出现金红石相,温度升至1 000℃,锐钛矿型TiO2完全消失;经550℃热处理的TiO2光催化效果最好,在1 m3环境仓内,8 W紫外灯下光照240 min,初始浓度0.526 mg/m3的甲醛去除率达到95.2%。     

厚度对溶胶-凝胶法制备BaTi0.99Fe0.01O3薄膜的结构及电性能研究

采用溶胶-凝胶法制备在Pt/Ti/SiO₂/(100)Si基片上不同厚度的BaTi_0.99Fe_0.01O₃(BFTO)薄膜,研究了不同薄膜厚度对BFTO薄膜的晶体结构、介电和铁电性能的影响。在薄膜厚度低于370 nm时,BFTO薄膜呈现四方相结构,而随着厚度进一步增加,薄膜的四方性降低。随着厚度的增加,有利于提高薄膜的介电常数,而铁电性能逐渐降低。在厚度为370 nm时,薄膜具有良好的铁电性能和较低的漏电流,剩余极化P_r为12μC/cm²,漏电流密度为2.4×10^-6 A/cm²。     

掺杂Mg2+对钛酸锶薄膜氧敏性能及电阻温度系数的影响

利用溶胶-凝胶的方法制备钛酸锶氧敏薄膜，该薄膜是制造电阻型氧敏传感器的一种潜在材料。在钛酸锶中掺杂不同含量的镁离子，形成SrTil-xMgxO3薄膜，其中Mg的含量，即x值分别为0，0．05，0．10，0．15，0．20，0．25，0．30。镁在钛酸锶中取代钛位，形成受主掺杂。测试不同氧分压(0～10^5Pa)、温度(600～800℃)下薄膜的电阻。发现掺镁的钛酸锶在氧化气氛下是p型半导体。并且当x值（镁的含晨）在0．10～0．15之间、较低氧分压下，薄膜的电阻温度系数接近零。此外，还从缺陷化学反应角度讨论了此现象出现的原因。     

无Co双钙钛矿结构中温固体氧化物燃料电池阴极材料SmBaFeNiO5+δ及其性能优化

用溶胶–凝胶法合成了无Co的双钙钛矿SmBaFeNiO_5+δ(SBFN)阴极材料,并引入Sm_0.2Ce_0.8O_1.9 (SDC)电解质材料制备复合阴极,降低热膨胀系数和优化性能。研究表明:SBFN在30~900℃的平均热膨胀系数为14.1×10^-6 K^-1,SBFN–SDC15 (质量比为85:15)复合阴极的平均热膨胀系数降为12.0×10^-6 K^-1。SBFN在425℃时电导率具有最大值,为48 S/cm。700℃时SBFN|SDC|SBFN对称电池的界面极化阻抗(Rp)为0.386Ω·cm²。在SBFN中引入SDC可以改善其电化学性能,SBFN–SDC10 (质量比为90:10)复合阴极具有最低的Rp,为0.224Ω·cm²。800℃时,以SBFN和SBFN–SDC10为阴极的单电池,最大功率密度分别为367.6 m W/cm²和507.8 m W/cm²。