La3+ 掺杂对 CeO2 红外发射性能的影响研究

随着飞行器飞行速度和发动机燃烧室温度的提高, 金属类隐身涂层材料已无法满足环境使用要求。 CeO2 具有较高熔点、 抗氧化、 较低红外发射率等特点, 被认为是红外隐身应用的候选材料, 但其发射率仍无法满足 高温红外隐身需求。 本文通过固相反应法对 CeO2 进行 La3+ 掺杂改性, 研究掺杂量对 CeO2 粉体红外发射性能的 影响规律。 结果表明, 随着掺杂量从 10 mol% 增加到 30 mol%, 粉体在 3~6 μm 波段的发射率不断降低, 其中 Ce0.7La0.3O2 的红外发射率仅为 0.1。     

氧-乙炔火焰喷涂红外辐射节能涂层的性能

以Fe_2O_3,MnO_2,Co_2O_3和NiO为原料,采用料浆喷雾干燥、高温固相反应结合氧-乙炔火焰喷涂工艺在Q235A普碳钢基体表面制造红外辐射节能涂层。采用X射线衍射、扫描电镜及红外光谱对粉末和涂层的物相组成、微观结构及涂层的发射率进行分析;并采用拉伸法测定涂层与基体的结合力,采用水淬法检测涂层的抗热震性能。研究结果表明:涂层由混合尖晶石结构的铁氧体物相组成,涂层表面粗糙,半熔融态的颗粒均匀分布在碳钢基体表面;涂层在800℃全波段的红外发射率在0.7以上,相比传统刷涂工艺,节能涂层在低于5mm波段的红外辐射性能更优,说明氧-乙炔火焰喷涂制备的红外辐射涂层在高温阶段具有更强的辐射换热能力;涂层与普碳钢基体的结合强度为19.5 MPa,是采用刷涂工艺制备涂层的结合强度的3倍以上;涂层试样1 000℃水淬19次后表面未出现裂纹或脱落现象,说明涂层具有优异的抗热震性能。     

FeSO4浓度对Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化膜层性能的影响

通过电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析了Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化膜层的微观形貌、相组成和化学成分,采用拉伸试验机及红外光谱仪(FTIR)测试了膜层的结合强度以及5～20μm波段内的红外发射率。结果表明,随着(NaPO_3)_6电解液中FeSO_4浓度的升高,膜层的厚度、粗糙度及结合强度增加,红外发射率呈先增加后减小的趋势,其中,Fe SO4浓度为6 g/L时膜层的红外发射率达到最大值0. 86。结合XRD与XPS测试结果,推断元素Fe与P分别以非晶态的Fe_2O_3、H_2PO_4~-、P_2O_7~(4-)存在。Fe掺杂与非晶态的无序结构特征有利于局域能级的生成和增强原子间的极性振动,进而提高膜层的红外发射率。     

不同程序脉冲升温条件下一些纳米粉体中氧的释放行为

用程序升温脉冲红外法分析纳米粉体中氧分量,精选Cu,Fe4N,Ag,Fe,FeNi28,FeNi49,Ni,Sm2Fe17等12幅纳米粉脉冲红外法分析氧分量图谱,剖析多种纳米粉体氧分量图谱的特征,分别给出以吸附氧和氧化物为主峰的典型图谱,解释了氧释放行为;对比分析4幅Fe-Ni纳米合金粉的氧分量图谱,表明合金特性介于母金属之间。从高能球磨法制备Sm2Fe17纳米磁性材料过程氧图谱的变化观察氧分量的变化趋势。     

稀土复合掺杂钙钛矿型阴极材料制备工艺的研究

采用传统固相反应法制备了中温固体氧化物燃料电池中的稀土复合掺杂钙钛矿型阴极材料。借助XRD、DTA、SEM等分析仪器研究和讨论了不同元素、不同成分、不同焙烧温度、不同保温时间对所制备材料性能的影响。结果表明:该类材料的固相反应温度范围为:1000℃～1300℃;适宜的保温时间为10h;反应物经混合、压片、烧成和研磨可以合成晶粒尺寸为1nm～5nm的粉料,对ABO3型LaMnO3进行复合掺杂,表明A位Sr2+、Ca2+共同掺杂取代部分La3+以及B位Co3+、Fe3+双掺杂都能够提高材料的电导率。     

Sm2O3对Ba0.5Sr0.5Co0.75Fe0.25O3-δ体系电子结构及氧空位影响的理论研究

采用第一性原理对掺杂Sm2O3的Ba0.5Sr0.5Co0.75Fe0.25O3-δ体系的电子结构和空位形成能进行了研究。研究结果表明,Co和Sm的态密度在费米能级附近有较大的态,而Fe则很小,这使得Co和Sm离子易于变价,而Fe离子的化合价则基本保持不变。空位形成能随空位数的增多而增大,Sm的掺杂有利于氧空位的形成,且CoVFe比CoVCo型氧空位形成能稍大,这些源于体系的电子结构和局域几何结构。     

Nd_2O_3掺杂的HfO_2高k栅介质薄膜ALD制备及性能研究

采用原子层沉积技术(ALD)制备了Nd_2O_3掺杂的HfO_2高k栅介质薄膜(Hf-Nd-O),通过X射线光电子能谱(XPS)研究了薄膜中元素的成分、结合能及化学计量比,分析了Nd_2O_3掺杂后薄膜中氧空位浓度和界面层成分的变化;通过测量薄膜的光致发光(PL)图谱,比较了Nd_2O_3掺杂前后铪基薄膜中的氧空位浓度变化,分析了Nd_2O_3掺杂对HfO_2薄膜中氧空位浓度的影响;通过高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)研究了薄膜厚度及形态;制备了Pt/HfO_2(Hf-Nd-O)/IL/n-Si/AgMOS结构,应用半导体参数测试仪得到薄膜的电容-电压(C-V)和漏电流密度-电压(J-V)特性曲线。结果表明,Nd_2O_3掺入HfO_2薄膜后,整个铪基薄膜体系的氧空位减少,Hf-O键的结合能提高,Hf和O的原子比更接近理想的化学计量比(1∶2);在同样物理厚度与界面制备工艺条件下,Nd_2O_3的掺入使得MOS结构的饱和电容值提高,EOT降低,V_g=(V_(fb)+1)V时,Nd_2O_3掺杂的HfO_2薄膜的漏电流密度为8.7×10~(-3)A·cm~2,相比于纯HfO_2薄膜的3.5×10~(-2)A·cm~2有明显降低,电学性能整体得到提高。     

(In_(1-x)Fe_x)_2O_3粉末的制备及红外性能研究

采用固相合成法,以In2O3和Fe2O3为原料合成了(In1-xFex)2O3粉末样品,并研究了Fe掺杂浓度和焙烧温度对(In1-xFex)2O3粉末结构和红外性能的影响。结果表明:当Fe掺杂浓度为x=0.05,焙烧温度为900℃时,所制备(In1-xFex)2O3粉末中Fe元素能很好地固溶到In2O3晶格中;随着Fe掺杂浓度的增加,(In1-xFex)2O3粉末的晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势,但In2O3的晶体结构基本不变,为典型的立方晶系方铁锰矿结构;掺杂Fe后的(In1-xFex)2O3粉末在400~4 000cm-1的红外波段内存在较强的吸收峰。     

掺杂元素对锰混合氧化物阳极析氧抑氯性能的影响

对具有析氧抑氯选择电催化性能的海水电解制氢用绿色环保阳极材料进行了研究.采用阳极电沉积法在Ti/IrO₂基体上获得γ-MnO₂氧化物涂层钛电极,在镀液中掺杂其他元素进行阳极电沉积,获得了MnV、MnCr、MnMoFe和MnFeV混合氧化物涂层钛电极.模拟海水电解实验表明,掺杂元素显著提高锰氧化物涂层钛电极析氧抑氯选择电催化性能,MnFeV电极的析氧效率达到100%,可以满足析氧抑氯选择性电催化性的要求.结构分析结果表明,掺杂后的锰氧化物电极形成了具有掺杂V、Fe的γ-MnO₂相结构的混合氧化物Mn(Fe,V)O₂,Mn(Fe,V)O₂中金属以Mn⁴⁺、V⁵⁺和Fe³⁺形式存在,与氧形成了非定比化合物(Mn,Fe,V)O_x.Fe和V等掺杂元素起到细化晶粒和提高晶格畸变能的作用,有效地提高了电极的析氧抑氯电催化性能.     

CeO2掺杂对HfO2栅介质电学特性的影响

采用磁控共溅射的方法在p-Si(100)衬底上沉积了掺杂和不掺杂CeO2的HfO2薄膜。通过X射线光电子能谱(XPS)研究了薄膜中元素的化学计量比及结合能,制备MOS结构并对漏电流及电容等电学性能进行表征。结果表明,掺入CeO2后,整个体系的氧空位生成能增大,氧空位数目减少,漏电流较纯HfO2下降了一个数量级,满足作为高k材料的要求。     

高辐射材料辐射机理的研究

根据单纯材料的光谱特性曲线，分析了其多声子辐射机理，并探讨了以单纯材料为辐射粉体基料的红外辐射涂料的适用范围及其不足。通过分析杂质对1－5μm波段辐射性能的影响，提出化学掺杂是改善红外短波区辐射性能的有效途径。还根据对过渡金属氧化物烧结料的微观结构分析，探讨了杂质在烧结料中的存在形态。     

Cu掺杂对硫化镍精矿制备高效异相类Fenton催化剂(Ni,Mg, Cu)Fe2O4的影响

以硫化镍精矿为原料,采用共沉淀–煅烧法成功制备出Cu掺杂尖晶石铁氧体(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄异相类Fenton催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究了Cu掺杂量对所制备产物微观结构、形貌及催化性能的影响;确立了最优催化体系为光助类Fenton催化体系“(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄催化剂/H₂O₂/可见光”,揭示了Cu掺杂对(Mg, Ni)Fe₂O₄催化活性的增强机制。结果表明:在选定的实验条件下,制备得到的产物均为纯相立方尖晶石铁氧体。当Ni与Cu摩尔比为1∶1时,合成的(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄在可见光照180 min条件下对质量浓度为10 mg?L?1的罗丹明B(RhB)溶液的降解率可达94.5%。究其主要原因为:随着Cu掺杂量的增加,占据(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄八面体位的Fe3+和Cu2+的相对含量增加,即裸露于铁氧体表面的Fe3+和Cu2+数量增多,以及两者的协同作用,加速了羟基自由基(·OH)反应的发生,最终使得RhB溶液的降解效率从73.1%提高至94.5%。      

钛酸铅掺杂的Y_2Ti_2O_7基微波介质陶瓷的性能研究

以新型的具有中介电常数的Y2Ti2O7系微波介质陶瓷为研究基体,选用PbTiO3为改性添加剂,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、网络分析仪和阻抗分析仪等现代测试仪器对材料的性能进行了表征,重点研究了PbTiO3掺杂后陶瓷材料的物相组成和介电性能。结果表明:PbTiO3掺杂没有改变材料的主晶相,仍为A2B2O7型烧绿石结构,由此推测PbTiO3可能固溶到Y2Ti2O7陶瓷晶格中。Pb2+占据Y3+所在的A位,且同时产生新的空位缺陷,破坏了材料的有序度,提高了晶格扩散速率,有效降低了陶瓷的烧结温度。少量Pb元素的加入使材料的晶胞常数增大,单位晶胞体积变大,Ti4+具有更大的运动空间,提高了材料本身的离子总极化率,从而提高材料的介电性能,尤其是介电常数值。当PbTiO3掺杂量为2%时,在1345℃下烧结,介电性能较好:εr=56.4,tanδ=1.21×10-3,Q×f=4776 GHz。     

Fe-Ni 合金氢渗透行为研究

选用 Fe-Ni 合金和工业纯铁纯镍做试样,各种成分试样均按退火状态和冷轧状态使用。用电化学氢渗透法测定氢扩散系数,用 D=0.138L~2/t_(1/2)计算氢扩散系数。各种镍含量的试验结果表明,不论是冷轧态或退火态,含 Ni50%的 Fe-Ni 合金对氢作用最不敏感,因此,Fe-Ni 合金是一种较好的抗氢材料。     

掺杂Sm~(3+)的Ni-Zn铁氧体微观组织和磁性能研究

研究了掺杂Sm3+的Ni-Zn铁氧体微观组织和磁性能。随着Sm3+含量的增加,第二相的晶粒尺寸明显增加,并且抑制基体晶粒的长大,使得基体晶粒细化。Ni0.4Zn0.6Fe1.97Sm0.03O4试样在1150℃到1300℃的温度下烧结,粒度都明显增加。在1250℃烧结的材料密度为5.23 g/cm3,并且初始磁导率达到424,因此在1250℃烧结的试样有较好的综合性能,而且损耗较小。     

Er3+∶YAlO3/Fe掺杂TiO2复合物的制备及光催化活性研究

对TiO2半导体材料进行改性,分别通过溶胶凝胶、超声波分散和溶液沸腾的方法合成了Er3+∶YAlO3/Fe掺杂TiO2复合物光催化剂,并且采用XRD和SEM进行表征,研究了各种因素在太阳光照射下降解酸性红B的催化活性,也考察了Er3+∶YAlO3的包覆量、Er3+∶YAlO3/Fe掺杂TiO2的量、太阳光照射时间、酸性红B的初始浓度和氯化钠浓度等其降解过程用UV-Vis光谱进行检测。实验结果表明,加入上转光剂之后降解率大幅度增加,改性后的光催化剂可以有效地降解染料废水。     

高能量密度富锂锰基正极材料结构调控与性能研究

富锂锰基氧化物(LMO)正极材料具有很高的比容量,但其仍存在首次不可逆容量损失大、动力学性能差、电压衰降等缺陷.本文设计并优化Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料结构,通过掺杂Br-取代O2-限制充放电循环过程晶格氧的迁移;通过调控富锂锰基氧化物电极中的氧空位,增强氧阴离子反应的可逆性,改善电极的...     

三氯化钛还原——重铬酸钾滴定法测定铁酸钙中Fe_2O_3

试样以硫磷混酸溶解后,加盐酸铁转化为氯化铁,首先用Sn Cl2预还原大部分Fe3+为Fe2+,然后用Ti Cl3定量还原剩余的Fe3+为Fe2+,以钨酸钠为指示剂作指示还原终点,即当Fe3+定量还原为Fe2+后,过量一滴Ti Cl3溶液时,可使作为指示剂钨酸钠中的六价钨(无色)还原成蓝色的五价钨化合物,故溶液呈显蓝色。过量的Ti Cl3可在硫酸铜的催化下,借水中溶解氧及空气中的游离氧氧化使钨蓝色泽褪去,从而消除过量Ti Cl3还原剂的影响。避免了国标法及经典法的无汞测铁元素分析方法用重铬酸钾氧化过量Ti Cl3时易引入的误差。在硫磷混酸介质中,以二苯胺磺酸钠为指示剂,用重铬酸钾标准溶液滴定全铁量,取得了令人满意的结果。     

低量La3+掺杂WO3的表征及其光解水催化性能的研究

采用低热固相反应法制备了低量La3+(0.05%)掺杂的WO3催化材料,采用XRD、XPS和DRS对样品进行了表征和分析,考察了样品光催化分解水制氧的活性。结果表明,0.05%La3+掺杂可使WO3光谱响应范围向可见光区拓展。XPS分析表明,La3+掺杂可导致粉体表面晶格氧的增加。在可见光辐射下光催化分解水制氧的试验中,0.05%La3+掺杂WO3的光催化析氧速率高达177μmol/(L.h),是未掺杂WO3的1.8倍。     

C掺杂WO_(3-x)的制备及其光解水活性研究

通过溶胶-凝胶法制备了单斜WO3-x及C掺杂WO3-x,采用SEM、XRD、DRS、XPS等对样品进行了表征,考察了样品光解水析氧催化活性。结果表明,C掺杂在一定程度上改变了WO3的晶体结构,并导致晶体缺陷和氧空位增加,使催化剂表面W5+和氧空位含量增加,增强了WO3-x的光吸收性能和电子传输性能。在紫外和可见光照射下,C掺杂WO3-x的光解水析氧速率分别为90.0μmol/(L.g.h)和26.6μmol/(L.g.h),比未掺杂样品提高了91%和52%。