Co替代Mn对Pr_(0.6)Ca_(0.4)MnO_3磁性质及电荷有序的影响

用固相反应法制备Pr_(0.6)Ca_(0.4)Mn_(1-x)CoxO_3(x=0,0.02,0.04,0.06)系列多晶样品。通过X射线衍射(XRD)图谱检测样品的结构,通过零场冷(ZFC)和加场冷(FC)的磁化强度-温度(M-T)曲线,电子自旋共振(ESR)图谱,研究Co替代Mn对Pr_(0.6)Ca_(0.4)Mn O_3磁性质及电荷有序相的影响。结果表明:母体样品的宏观磁性质随温度的变化而发生多重变化,在238 K出现电荷有序相,TCO=238 K,200~173 K温区的ZFC曲线出现一个平台,173 K为Neel温度,即T_N=173 K,在40 K附近ZFC曲线出现一个尖峰,样品出现自旋玻璃态,自旋玻璃态转变温度T_f=40 K。Co替代Mn对Pr_(0.6)Ca_(0.4)Mn O_3的磁性质及电荷有序相影响明显,所有掺Co样品都没有表现出电荷有序特征,随温度降低从顺磁向铁磁/反铁磁混合相转变。Co替代Mn对电荷有序的破坏非常容易,当Co替代量x=0.02时电荷有序相被完全融化。Co替代Mn对电荷有序相的破坏之所以容易,是因为用非Jahn-Teller(JT)离子Co~(3+)替代JT离子Mn~(3+),削弱了Jahn-Teller畸变,间接证明Jahn-Teller电-声子相互作用是产生电荷有序的主要原因。     

La_(0.4)Ca_(0.6)Mn_(1-x)Ga_xO_3体系的电荷有序相

用固相反应法制备La0.4Ca0.6Mn1-xGaxO3(x=0,0.08,0.10,0.12,0.15)系列多晶样品。通过X射线衍射(XRD)图谱、电阻率-温度(ρ-T)曲线、磁化强度-温度(M-T)曲线和电子自旋共振(ESR)图谱,研究Ga3+替代Mn3+对La0.4Ca0.6Mn1-xGaxO3体系电荷有序相的影响。结果表明,当Ga掺杂量高达15%时电荷有序相仍然没有被破坏。这是因为Ga3+是非磁性离子,而La0.4Ca0.6MnO3是CE型反铁磁电荷有序相结构,Ga3+替代Mn3+只是仅仅起到把体系中的长程自旋序破坏为短程自旋序的作用,同时随Ga替代量增大,Mn3+与Mn4+的比远离双交换的最佳摩尔配比(Mn3+∶Mn4+=2∶1),不利于双交换,因而非磁性的Ga3+替代Mn3+难以破坏La0.4Ca0.6MnO3的电荷有序相。     

Cr3+或V3+替代Mn3+对La0.4Ca0.6MnO3电荷有序相的影响

用固相反应法制备了La0.4 Ca0.6 Mn1 -xCrxO3(LCMCO)和La0.4Ca0.6Mn1-yVyO3 (LCMVO)(x,y=0.00,006,0.08)多晶样品.通过XRD、M-T曲线、ESR谱线,研究了Cr3+或V3+替代Mn3+对La0.4Ca0.6MnO3电荷有序相的影响.实验结果表明:电荷有序相随着Cr掺杂浓度的增加而被破坏,在LCMCO体系中电荷有序相几乎完全消失;而当V掺杂时,虽然电荷有序相随着V成分的增加会逐渐变弱,但电荷有序相依然存在于LCMVO体系中.用V3+替代Mn3+只是对于长程的电荷有序仅仅起了隔断的作用;用Cr3+替代Mn3+破坏了CE型反铁磁的自旋序从而引起电荷序的融化.从实验上证明了电荷序CE型反铁磁体系中,电荷序和自旋序存在强耦合相互作用.     

Pr_(0.4)Ca_(0.6)Mn_(1-x)Cr_xO_3的磁性质及电荷有序相

用固相反应法制备了Pr0.4Ca0.6Mn1-xCrxO3(x=0,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12),通过X射线衍射(XRD)图谱,磁化强度-温度(M-T)曲线、电子自旋共振(ESR)图谱,并用ESR作出归—化强度-温度(I/I300—T)曲线、谱线宽度-温度(△Bpp-T)曲线,研究Cr3+替代Mn3+对Pr0.4Ca0.6MnO3的磁性质及电荷有序相的影响。结果表明,母体样品Pr0.4Ca0.6MnO3的电荷有序转变温度Tco=267 K,205K~62 K温区是长程反铁磁序,50 K以下在反铁磁背景下出现少量铁磁成分;Cr替代量x=0.06时,电荷有序相已基本被破坏,随温度降低材料从顺磁向反铁磁转变,同时在反铁磁背底下存在铁成分;Cr替代量达到x=0.10时,电荷有序相完全被破坏,250 K以下是反铁磁与铁磁混合相,铁磁成分增多。用有磁性的且与Mn4+有相同电子结构(t32ge0g)的Cr3+替代Mn3+破坏电荷有序相的机制是:Cr3+替代Mn3+引起自旋序的改变从而引起电荷序的破坏,说明在CE型反铁磁体系中,自旋序与电荷序之间存在强耦合相互作用。     

V掺杂对La_(0.45)Ca_(0.55)MnO_3电荷有序态及输运性质影响的研究

采用标准固相反应法制备了La0.45Ca0.55Mn1-xVxO3(x=0.00,0.06,0.10,0.12)多晶样品。通过XRD、ρ-T曲线、M-T曲线和ρ-T拟合曲线,研究了Mn位V5+离子掺杂对体系的电荷有序相及输运性质的影响。实验结果表明:随着V5+离子的掺杂量的增加,电荷有序相(CO)逐渐削弱,当x=0.10时,CO相基本融化但还有部分残留,当x=0.12时CO相完全融化;对低掺杂(x=0.00,0.06)样品,表现出复杂磁相:随温度降低,发生顺磁-电荷有序-反铁磁相变,40 K附近,在反铁磁背景下产生再入型自旋玻璃态;随掺杂量增加,体系的电阻率逐渐减小,当掺杂量x≥0.10时,样品发生金属-绝缘体相变,其相变温度随着掺杂量的增加而向高温移动。对于金属型导电机制满足自旋波散射和电-磁子之间的散射,而绝缘体导电机制有两种情况:x≤0.10的样品满足变程跃迁模型ρ=ρ0exp(T0/T)1/4,x=0.12的样品则满足小极化子绝热最近邻跃迁模型ρ=ATexp(Eα/κBT),通过掺杂实现了从变程跃迁到绝热小极化子最近邻跃迁。     

机械合金化MlNi_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)/Mg复合储氢合金的相结构和电化学性能

采用机械合金化法制备了MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3+x%Mg(Ml=富镧混合稀土;x=3,5,7,10)复合储氢合金。利用X射线衍射和电化学测试方法对MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3铸态合金和MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3/Mg复合合金的相结构和电化学性能进行了研究。X射线衍射结果发现,MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金由单一的La Ni5相组成。而MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3/Mg复合合金由La Ni5主相和小量的(La,Mg)2Ni3相组成,且合金中(La,Mg)2Ni3相的含量随镁含量x的增大而增多。此外,当复合合金中镁含量较多(x=10)时,复合合金有非晶化的趋势。电化学性能测试结果发现,当添加镁含量较少(x≤7)时,合金的最大放电容量、放电性能以及循环稳定性都好于MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的相应性能,其中x=5时,合金的综合电化学性能最佳。合金电化学性能的改善得益于合金中形成恰当比例的La Ni5和(La,Mg)2Ni3相。     

La_(0.5-x)Nd_xSr_(0.5)CoO_3(x=0,0.1)氧化物的结构和磁性

采用固相反应法制备了La0.5-xNdxSr0.5CoO3(x=0,0.1)多晶样品。通过XRD和SQUID研究了样品的结构和磁性。研究表明,随着Nd3+的掺入使体系中由于晶格畸变引起的电子-声子耦合减弱,会使Co3+—O—Co4+之间的双交换作用增强,使样品的居里温度提高了30 K;从磁化强度随温度变化曲线可以看出x=0.1样品的ZFC曲线形成的峰明显比x=0样品ZFC曲线的峰尖。这是由于随温度的升高Nd3+离子间4f电子的间接交换作用减弱,导致自旋的非共线结构贡献减少,使材料的磁化强度迅速增加引起的。在TC附近样品都出现了明显的顺磁-铁磁转变,样品形成的是短程的铁磁有序。     

钙钛矿氧化物La0.65(Ca,Ba)0.35Mn1-xFexOy的磁电阻效应

本工作制备了La065(Ca,Ba)035Mn1-xFexOy(x=0～02)氧化物系列样品。发现在常温附近,含Ba样品的磁阻变化率远比相应含Ca样品的高。在x=0时,样品电阻随温度的变化曲线存在金属—半导体转换峰,随着Fe对Mn的部分替代,该转换峰向低温区移动,当替代量x达到一定程度时,在实验温区观察不到金属—半导体转换峰。磁阻效应在高铁含量时只能在低温观察到。Fe替代Mn对大磁阻效应的影响,可能主要因为:随着Mn3 被Fe3 所替代,样品La065(Ca,Ba)035Mn1-xFexOy中的铁磁相互作用受到抑制,反铁磁相互作用得到加强。     

二相复合体La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3/xCuO的界面效应

用固相反应法制备二相复合体La2/3Ca1/3Mn O3/x Cu O(x=0,0.04,0.08,0.12,0.20,0.30)。用X射线衍射(XRD)图谱、扫描电子显微镜(SEM)照片检测样品的结构,通过零场冷和加场冷的电阻率-温度(ρ-T)曲线、磁电阻-温度(MR-T)曲线研究界面效应对电输运性质及磁电阻的影响。结果表明:样品形成完好的钙钛矿相和Cu O相;复合样品的颗粒比较均匀,颗粒大小约2μm,界面比较清晰;复合样品的ρ-T曲线出现双峰,x=0.04的样品电输运性质出现反常,它的电阻率既小于x=0的电阻率,也小于x=0.08的电阻率;复合样品的MR-T曲线也出现双峰,x=0.20,0.30的样品,0.8 T磁场下在50~250 K温区磁电阻不小于13.4%,实现了大温区且有较高磁电阻,有利于MR的实际应用。用影响电输运的多种因素的竞争很好地解释了界面效应。     

La1-xNaxMnO3的磁电性质研究

采用固相反应法制备了La1-xNaxMnO3(x=0.05,0.15,0.33)多晶样品。通过测量XRD(X射线衍射)谱、R-T(电阻-温度)曲线、M-T(磁化强度-温度)曲线和ESR(电子自旋共振)曲线,研究了La位Na+离子替代对体系的电性和磁性的影响。实验结果表明:体系伴随绝缘体-金属相变出现顺磁-铁磁相变,随着La位Na+离子替代量的增加,样品的电阻值先减小后增大,磁化强度先增大后减小;随着La位Na+离子替代量的增加,居里温度单调升高;居里温度附近温区,顺磁相中存在着铁磁团簇,铁磁相中也存在顺磁成分,即出现了磁相分离;少量的Na+离子替代(x=0.05)样品,反铁磁与铁磁相共存,低温下表现为自旋倾斜玻璃态特征,较高Na+离子替代样品的自旋倾斜玻璃态遭到破坏。体系磁电性质的变化来源于Na+离子替代引起的晶体晶格结构的变化、容忍因子t的变化和Mn3+/Mn4+离子比值的变化。     

La0.8Mg0.2(Ni2.7Co0.6Al0.1Mn0.1)x贮氢合金的电化学性能分析

采用恒电位法、EIS分析及双电极系统对La0.8Mg0.2(Ni2.7Co0.6Al0.1Mn0.1)x(x=0.9～1.10)系列合金进行电化学性能分析。结果表明,x=1.05的合金具有较好的自放电性能(CR=97.3%),而x=1.10的合金有较高的电化学容量(369 mAh.g-1)。合金电极的电化学阻抗谱(EIS)表明,随着化学计量比x的增大,合金电极的电荷迁移电阻先减小后增大,动力学性能先增强后减弱。线性极化测试表明,随着化学计量比x的增大,合金电极表面的电化学反应速率先增大后减小。通过合金电极阳极电流对时间响应的半对数曲线计算的氢扩散系数D随着化学计量比x的增大先增大后降低,说明合金内部的氢扩散能力先增强后降低。     

Dy替代Y对Y_(1-x)Dy_xCrO_3体系磁性质的影响

用固相反应法制备了Y1-xDyxCrO3(x=0,0.1)多晶样品。通过X射线衍射(XRD)图谱检测了样品的结构,测量了样品的磁性,作了磁化强度-温度(M-T)曲线、磁化强度-磁场(M-H)曲线,研究了Dy3+替代Y3+对Y1-xDyxCrO3体系磁性质的影响。结果表明,Dy3+替代多铁性YCrO3中的Y3+对YCrO3的磁性有效大影响。YCrO3在奈尔温度TN=139 K以下呈倾角反铁磁,显示弱铁磁性;Dy3+替代Y3+后的Y0.9Dy0.1CrO3样品,在50 KT142 K温区,少量Dy3+在两相邻Cr3+产生的倾角反铁磁内场作用下沿内场反方向排列,使铁磁性减弱;在T50 K温区,Dy3+-O2--Dy3+层的铁磁性与Cr3+-O2--Cr3+层的铁磁性耦合,铁磁性增强。     

钙钛矿锰氧化物La_(1.1)Dy_(0.1)Sr_(1.8)Mn_2O_7样品的磁性研究

采用传统固相反应法制备La1.1Dy0.1Sr1.8Mn2O7多晶样品,并通过测量样品的磁化强度随温度变化曲线(M-T)以及磁化强度随外加磁场的变化曲线(M-H)对样品的磁性进行了研究。结果表明,在整个温度测量范围内,随温度的降低,样品的磁性发生了多次转变,在类Griffiths相温度(TG≈350 K)以上,样品处于纯顺磁态;在三维铁磁有序温度T3D(≈187 K)至TG温度范围内,样品处于铁磁-顺磁共存态;在奈尔温度TN(≈165 K)至T3D温度范围内,样品的铁磁性随着温度的降低逐渐增强;在TN温度以下,样品的反铁磁性增强而铁磁性减弱,表现出了反铁磁和铁磁相互竞争的现象。另外,通过居里外斯拟合以及Griffiths相模型拟合,发现样品在TG以下存在类Griffiths相。     

钙钛矿锰氧化物La0.3Ca0.7Mn0.96W0.04O3在电荷有序相中的磁性质

采用固相法制备了样品La0.3Ca0.7Mn0.96W0.04O3. 通过测量样品的M-T曲线、 M-H曲线和ESR曲线, 研究了La0.3Ca0.7Mn0.96W0.04O3的磁性质. 结果表明： 在265 K时形成电荷有序相（CO相）. 当T＞265 K时, 表现为顺磁;当T＜225 K时, 表现为长程反铁磁（在AFM本底中存在少量FM成分）, 形成少量FM相与AFM/CO相共存;从265～225 K, 随温度降低在电荷有序态下从顺磁向反铁磁转变. 测量了La0.3Ca0.7Mn0.96W0.04O3样品的ESR谱线宽, 样品的顺磁共振线宽ΔHPP的值随着温度的降低是增加的, 表明随着温度的降低样品的铁磁关联增强.     

钙钛矿La0.67Ca0.33Ti0.01Mn0.99O3的磁致冷性能研究

利用固相烧结的方法制备了La0.67Ca0.33Ti0.01Mn0.99O3磁致冷材料.室温XRD分析表明该材料主要由主相的正交钙钛矿结构锰氧化物和少量La2O3杂相构成.利用VSM测量了样品在磁场下随温度变化的磁化曲线(M-T曲线)和居里温度附近的等温磁化曲线(M-H曲线),通过M-H曲线的一阶导数可得到样品的居里温度Tc(139 K),从不同温度的等温磁化曲线(M-H)计算得到材料在1.5T下的最大磁熵变△SM =0.8 J.(kg·K)-1,由M2-H/M的Arrott曲线表明La0.67Ca0.33 Ti0.01Mn0.99O3相变类型属于二级相变.由于二级相变不伴随晶格体积的变化和潜热的释放,仅是磁性材料磁畴从无序-有序的连续变化,所以二级相变的磁熵变可能较小,但是由于它是个连续的变化过程,发生相变的温区较大,造成的损耗较小.Ti4+离子的掺杂取代的是原有晶格中Mn4+离子(B位)的位置,两者之间不同的离子半径使得晶格发生Jahn-Teller 畸变,同时降低了Mn4+的浓度,使得Mn4+与Mn3+离子之间的双交换作用减弱,铁磁耦合作用减小,导致居里温度降低.该材料体系由于二级相变的温度区间较大,表明材料潜在的致冷能力较强,因此具有较好的应用前景.     

La_(0.67)Ca_(0.33-x)Ba_xMnO_3的电输运性质反常及磁电阻温度稳定性

用固相反应法制备La_(0.67)Ca_(0.33-x)Ba_xMn O_3(x=0,0.10,0.15,0.20,0.25)系列样品,烧结温度为1200℃。通过X射线衍射(XRD)图谱,扫描电子显微镜(SEM)照片、零场和加场下的电阻率-温度(ρ-T)曲线,磁电阻-温度(MR-T)曲线,研究Ba~(2+)替代Ca~(2+)的La_(0.67)Ca_(0.33-x)Ba_xMnO_3的电输运性质及磁电阻温度稳定性。结果表明:随Ba~(2+)替代量的改变晶体结构发生变化,x=0的样品为立方结构,x=0.10的样品为正交结构,x=0.15,0.20,0.30的样品为六方结构。x=0.10样品的电输运性质出现反常,它的电阻率不仅比未掺Ba的La_(0.67)Ca_(0.33)Mn O_3高出60倍,也比高掺Ba样品的电阻率高出几倍,随Ba~(2+)替代量的增加电阻率逐渐下降,用掺Ba引起的晶格结构变化及Mn O_6八面体畸变进行解释;高掺Ba样品实现了室温附近磁电阻温度稳定性,x=0.15的样品在187~246 K温区磁电阻为(8.91±0.42)%,x=0.20的样品在230~290 K温区磁电阻为(6.07±0.32)%,x=0.25的样品在320 K以下直至50 K温区磁电阻均大于14%。在0.8 T磁场下在室温附近产生磁电阻的温度稳定性有利于MR效应的实际应用。磁电阻温度稳定性机制是,钙钛矿的磁电阻是体相内双交换作用产生的本征磁电阻与界面自旋相关散射或自旋极化隧穿产生的低场磁电阻的叠加,制备样品时控制烧结温度(1200℃),尽量提高低场磁电阻,两种磁电阻叠加产生磁电阻温度稳定性。     

La_(15-x)Nd_xFe_(14)Ni_(64)Mn_5B_2(x=0～6)储氢合金的结构和电化学性能

采用中频感应熔炼-快淬炉制备了La15-xNdxFe14Ni64Mn5B2(x=0、2、4、6)储氢合金。扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)分析表明,这些合金由(La,Nd)Ni5相、(Fe,Ni)相和(La,Nd)3Ni13B2相组成。X射线衍射(XRD)分析表明,Nd含量对合金的相组成没有影响,但随Nd含量的增加,衍射峰向高角度方向轻微位移。电化学测试表明,随x值的增大,合金电极的放电容量及高倍率放电能力(HRD)先增加后减小,x=2时的放电容量(302mAh.g-1)最高,HRD值(1050 mA.g-1放电时为65.6%)最大。充放电循环稳定性随x值的增大而增加。适量的Nd替代La有利于改善LaFeNiMnB储氢合金的综合电化学性能。     

La0.7Sr0.3Mn1-xRxO3(R=Co,Ni)的共沉淀法合成及磁性研究

用液相共沉淀法合成了La0.7Sr0.3Mn1-xRxO3(R=Co,Ni)样品.利用XRD对样品结构进行表征,结果表明,由于Co2 半径与Mn3 离子半径不匹配,当Co2 含量x>0.07时,样品La0.7Sr0.3Mn1-xRxO3的结构由正交晶系向单斜晶系转变,而Ni2 离子半径与Mn3 离子半径相近,Ni的掺杂并没有改变系列样品La0.7Sr0.3Mn1-xRxO3的晶体结构.通过振动样品磁强计测试样品的磁性,结果表明,La0.7Sr0.3Mn1-xRxO3(R=Co,Ni)系列样品的比饱和磁化强度随掺杂浓度的增加而减少,这是由于Co2 和Ni2 取代Mn3 后,引起B位离子的电场差的减少.样品的稳定性降低,而使得比饱和磁化强度降低.     

(La_xNd_y)_(0.90)Mg_(0.10)Ni_(3.09)Mn_(0.12)Co_(0.60)Al_(0.13)贮氢合金自放电性能研究

为了提高La-Mg-Ni基贮氢合金的荷电保持率,本文研究了La/Nd比的变化对La-Mg-Ni基贮氢合金自放电性能的影响。随着Nd替代La量的增加,(LaxNdy)0.9Mg0.10Ni3.09Mn0.12Co0.60Al0.13(x/y=5,4,3,2,1)合金的荷电保持率先增大后减小,当x/y=4时,其荷电保持率达到最大值80.8%(318 K)。合金电极贮存后,FESEM-EDS和XRD分析表明,合金颗粒表面形成了Mg(OH)2和Nd(OH)3。P-C-T曲线和Tafel极化测试表明,随着Nd含量的增加,金属氢化物的稳定性呈现先增加后降低和腐蚀电流先减小后增大的规律。     

La_(15-x)Ce_xFe_(14)Ni_(64)Mn_5B_2(x=0～6)储氢合金结构及电化学性能研究

采用真空速凝工艺制备La15-xCexFe14Ni64Mn5B2(x=0、2、4、6)储氢合金薄带,分析合金结构并测试其电化学性能。四个合金均由三相组成,分别为LaNi5相(基体相)、La3Ni13B2相和(Fe,Ni)相。随替代元素Ce替代量的逐渐增加,合金的活化性能、最大放电容量和高倍率放电性能(HRD)都有所降低,但循环稳定性明显改善,充放电循环100次的容量保持率(S100)从62.4%(x=0)增加到了的81.4%(x=6)。