镁扩散制备Pr6O11掺杂的 MgB2块体临界电流密度和磁场性能研究

采用镁扩散方法制备了Pr₆O₁₁纳米颗粒添加的MgB₂超导块体,研究了Pr₆O₁₁掺杂对其临界电流密度(J_c),不可逆磁场(H_irr)和上临界磁场(H_c2)的影响。实验结果表明Pr₆O₁₁纳米颗粒掺杂明显提高了块体的J_c,H_irr和H_c2,但没有降低其超导转变温度T_c。在20 K自场条件下,质量比为1 wt.% Pr₆O₁₁掺杂的MgB₂块体的J_c较没掺杂样品提高了将近5倍, J_c=3.61×10₅A/cm₂。在10 K温度下,MgB₂块体H_c2 和H_irr较没掺杂样品分别提高了1.9 T and 2.6 T。同时讨论了Pr₆O₁₁纳米颗粒掺杂对MgB₂块体的电性能和磁通钉扎机制的影响。     

基于基团贡献法估算(富锂)锂离子电池正极材料Li1+ xM 1- x O2 的热力学性质

富锂Li_1+xM_1-xO₂材料的研究主要集中在其结构和电化学性能上,而很少关注其热力学性能。开发具有高能量密度和容量的新型富锂材料取决于这种材料的结构、热力学性质和电化学性质之间的固有关系。对富锂材料Li_1+xM_1-xO₂的热力学性质了解不足,使得新型Li_1+xM_1-xO₂材料的开发和利用受到限制。鉴于Li_1+xM_1-xO₂材料缺乏热力学数据,根据基团贡献方法的原理对LiAlO₂进行拆分。基于热力学原理,提出了用于估计LiAlO₂的ΔG^θ_f,298、ΔH^θ_f,298和C_p的数学模型。采用基团贡献法估算了56种固体无机化合物的ΔG^θ_f,298和ΔH^θ_f,298以及54种固体无机化合物的C_p,298,以检验该模型的可靠性和适用性。利用基团贡献法估算了固体无机化合物的数学模型。利用基团贡献法拟合的基团参数选择的实验数据准确可靠。在结果令人满意的基础上,建立了用于估算3种类型的Li_1+xM_1-xO₂材料的ΔG^θ_f,298,ΔH^θ_f,298和C_p的数学模型,并估算了63种常见Li_1+xM_1-xO₂材料的ΔG^θ_f,298、ΔH^θ_f,298和C_p,298。     

PREPARATION AND MAGNETIC ANISOTROPY OF NANOCRYSTALLINE Fe0.13(CoxNi1-x)0.87FINE FIBERS

以柠檬酸和金属盐为原料, 采用有机凝胶--热还原法制备了纳米晶Fe_0.13(Co_xNi_1-x)_0.87(x=0.20, 0.30, 0.50, 0.80) 微细纤维. 采用FTIR, XRD和SEM等对纤维前驱体和热还原产物的结构、物相和形貌进行了分析; 采用振动样品磁强计 (VSM) 对纤维的磁性进行了 测试. 结果表明: 纤维直径分布在0.3---2 μm之间, 表面光滑, 长径比大, 组成纤维的晶粒尺寸约为34 nm. Fe_0.13(Co_xNi_1-x)_0.87微细纤维表现出明显的磁各向异性, 该性能主要受磁晶各向异性、形状各向异性和静磁相互作用等因素影响.纤维的易磁化方向为其轴向方向, 难磁化方向为径向方向, 所制备的Fe_0.13(Co_0.50Ni_0.50)_0.87纤维的剩磁比M_r/M_s(剩余与饱和磁化强度比)最大, 达到0.48.     

Fe3O4/SiO2/Bi2WO6磁性复合光催化剂的制备及其光催化性能

钨酸铋(Bi₂WO₆),结构最简单的Aurivillius相化合物,是近期受到研究者关注的新型光催化材料。然而,光催化剂粉末在反应介质中难被回收,工业化应用成本较高。本文用三步方法合成了可回收的Fe₃O₄/SiO₂/Bi₂WO₆磁性复合光催化剂,通过溶剂热法合成具有磁性的Fe₃O₄,用溶胶凝胶法在Fe₃O₄表面覆盖SiO₂层,后将磁性颗粒与Bi₂WO₆纳米片相结合。光催化剂的形貌结构及性能通过XRD、SEM、PL、UV-vis进行表征测试。结果表明,直径约500 nm的Fe₃O₄微球附着在边长约500 nm的Bi₂WO₆纳米片的表面,SiO₂在两者之间起到了粘连作用。光催化剂Fe₃O₄/SiO₂/Bi₂WO₆对于罗丹明B的光降解活性较好,且有一定磁性,可以通过外加磁场将其从溶液中分离,有较大的应用潜力。     

Fe2O3-CaO-TiO2 体系下铁酸钙的合成过程及TiO2 和CaTiO3 的影响

为了确定高钛型钒钛磁铁矿烧结过程中铁酸钙的生成是受TiO₂还是TiO₂和CaO形成的CaTiO₃影响,首先利用Fe₂O₃和CaO的纯试剂合成了铁酸钙,并研究了TiO₂和CaTiO₃对钛铁酸钙 （FCT） 形成的影响。在Factsage 7.0软件进行热力学计算的基础上,通过在空气气氛下进行烧结,获得了在1023~1423 K温度范围内、不同烧结时间的不同样品。通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析等表征手段,对烧结样品的物相转变和微观结构变化进行了表征。发现FCT的形成过程主要分为2个阶段：前一阶段为1023~1223 K温度范围内Fe₂O₃与CaO之间的反应,合成产物为Ca₂Fe₂O₅,反应方程式为“Fe₂O₃(s)+ 2CaO(s)= Ca₂Fe₂O₅(s)”;后一阶段为1223~1423 K温度范围内Ca₂Fe₂O₅和Fe₂O₃的反应,主要产物为CaFe₂O₄,反应为“Ca₂Fe₂O₅(s)+ Fe₂O₃(s)= 2CaFe₂O₄(s)”,该阶段尤其是温度为1423 K时,反应速率显著加快,随温度的升高CaTiO₃显著增加。然而,Ti元素在铁酸钙中的固溶很难实现,TiO₂与铁酸钙之间的反应不是形成FCT的有效途径。随着保温时间的延长,CaTiO₃和FCT相界中Fe元素含量增加。FCT主要是通过Fe组分在CaTiO₃中固溶形成的,主要反应是“Fe₂O₃+CaTiO₃(s)=FCT(s)”。     

0.74BiFe1- x Ga x O3-0.26BaTiO3 高温无铅压电陶瓷的相变行为及电性能

准同型相界（MPB）对提升压电陶瓷的压电性能具有重要的作用。BiFeO₃-BaTiO₃体系的准同型相界通常位于0.70BiFeO₃-0.30BaTiO₃组分附近。然而，对于BiFeO₃-BaTiO₃体系，BaTiO₃含量越高其居里温度越低。因此，在较低的BaTiO₃含量组分附近构建准同型相界是使其同时获得良好的压电活性和高居里温度的有效策略。采用固相法制备了0.74BiFe_1-xGa_xO₃-0.26BaTiO₃（x=0~0.05）系列无铅压电陶瓷，研究了Ga含量对其物相结构与电性能的影响。结果表明：随着Ga含量的增加，陶瓷样品从三方相逐渐向赝立方相转变。当x≤0.01，陶瓷样品为三方相结构；而当0.04≤x≤0.05，陶瓷样品为赝立方结构，在0.02≤x≤0.03形成了准同型相界（三方-赝立方）。另外，由于容忍因子的升高，该系列陶瓷的居里温度随着Ga含量的增加而略有降低。位于准同型附近的陶瓷样品表现出良好的压电活性和较高的居里温度。     

Cr3+掺杂LiNi0.5Mn1.5O4材料的制备及性能研究

采用高温固相法合成了Cr₃₊掺杂的LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料,研究了掺杂量对材料物理性能和电化学性能的影响。利用XRD、SEM对材料的结构和形貌进行了表征,结果显示样品具有棱边清晰的尖晶石形貌。讨论了不同Cr₃₊掺杂量对LiCr_xNi_0.5-0.5xMn_1.5-0.5xO₄(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)正极材料性能的影响。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明：当Cr₃₊的掺杂量为x=0.1时(LiCr_0.1Ni_0.45Mn_1.45O₄)正极材料的性能最好,0.1C、0.5C、1C、2C及5C的首次放电比容量依次为131.54mAh g_-1、126.84mAh g_-1、121.28mAh g_-1、116.49mAh g_-1和96.82mAh g_-1,1C倍率下循环50次,容量保持率仍为96.5%。     

丝网印刷氧化石墨烯对锂离子电池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 三元正极的改性及性能影响

通过丝网印刷方法,在由LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、导电添加剂和聚偏氟乙烯制成的电极表面涂覆了一层薄薄的氧化石墨烯。在充电截止电压为4.3 V的条件下进行了循环性能和倍率性能测试。结果表明：未改性电极在恒电流充放电测试中容量下降且极化增加,而包覆改性后电极的容量衰减程度和极化增加速度降低。这是由于氧化石墨烯涂层抑制了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电极和电解质之间的部分副反应,使得改性电极的循环稳定性和倍率性能显著提高,为提升LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电极性能提供了一种环境友好且非常有效的方法。     

复合粘结La0.8Ce0.2Fe11.7- x Mn x Si1.3H1.8 磁工质的磁性能

采用中频感应炉制备La_0.8Ce_0.2Fe_11.7-xMn_xSi_1.3母合金并退火,将合金饱和氢化后破碎成粉末。通过环氧树脂粘结,将居里温度T_C间隔为5 K的多种La_0.8Ce_0.2Fe_11.7-xMn_xSi_1.3H_1.8（x=0.23,0.26,0.29,0.32,质量分数,%）合金粉末进行混合粘结,提高合金的磁熵半峰宽。用VersaLab和绝热温变直接测量仪测试粘结样品的磁性能。结果表明,与单一成分粘结样品相比,混合粘结样品的最大等温磁熵变有所降低,磁熵半峰宽以及相对制冷能力有所提高。含4种成分的混合粘结样品的相对制冷能力可以达到139.2 J/kg。     

酸刻蚀处理对IrO2-Ta2O5/Ti阳极寿命的影响

通过改变腐蚀方法,研究了使用H₂C₂O₄和H₂SO₄进行钛基体表面刻蚀对金属氧化物钛阳极电化学性能和表面形貌的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和光电子能谱等测试方法对样品进行了结构分析。然后利用电化学工作站测试了样品的电催化活性,利用加速寿命测试研究了样品的电化学稳定性。结果表明,通过H₂C₂O₄和H₂SO₄分步腐蚀可以获得更加均匀致密的表面形貌和更好的催化稳定性。在此基础上,进一步研究了预处理对钛阳极寿命的影响原因。IrO₂-Ta₂O₅/Ti阳极的催化活性和稳定性与酸刻蚀处理的先后顺序及表面结构密切相关,并建立了预处理方法与阳极性能之间的关系。分步腐蚀使钛表面具有合适的粗糙度,因而提升了涂层附着力。在热分解过程中,经分步腐蚀形成的氢化钛在不改变表面形貌的情况下转变为金红石结构的氧化钛,有利于电子输运,从而增强涂层附着力并延长加速寿命。     

Mn掺杂提高IrO2-Ta2O5 电极在硫酸溶液中析氧的电催化活性

制备了不同 Mn 含量的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x电极。揭示了Mn含量对该类电极的物理和电化学特性的影响。结果表明,涂??覆的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x层由于其凹凸不平的多孔结构而具有较大的比表面积。少量Mn的加入抑制了活性成分IrO₂的结晶,并将其转化为Ir³⁺。适当地用 Mn 代替Ir可以显著提高 IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x 电极的电催化性能。高的电催化活性、长的寿命和低的成本得益于 Mn 掺杂的电极具有更大的活性表面积,从而促进了硫酸溶液中氧的析出。     

高阻尼高强度铸态SiCp/Mg94Zn5Y1 复合材料的综合性能

采用铸造方法制备具有不同SiC_p含量（0.5%~2.0%,质量分数,下同）的SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料,并研究了复合材料的力学性能和阻尼性能。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪测试复合材料的微观组织结构和物相组成。在基体中加入SiC_p之后,SiC_p均匀分布在基体中,增强体细化了复合材料的微观组织结构。SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料包括α-Mg、I相（准晶相）和SiC_p相。分别使用动态热机械分析仪和AG-X试验机测试了SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料的阻尼性能和力学性能。复合材料的力学性能优于Mg₉₄Zn₅Y₁合金,1.0%SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料的抗压缩强度高达350 MPa;所有复合材料的阻尼性能都远高于基体合金的阻尼性能,其中0.5%SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料具有最佳的阻尼性能。此外,根据功效系数法,SiC_p含量为1.0%的SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料具有良好的综合性能。     

定-转子反应器制备LiFe1-xMxPO4 (M= Mn, Ni)粉体及其性能研究

采用具有高效传质和微观混合性能的定-转子反应器制备了LiFe_1-xMn_xPO₄ (x=0.0, 0.1, 0.2, 0.3)和LiFe_1-xNi_xPO₄ (x=0.00, 0.03, 0.05, 0.07)粉体,分别用作正极材料制成电池后,采用电池测试系统测定了电池的电化学性能随温度的变化规律。结果表明,粉体颗粒呈类球形,尺寸分布均匀,粒径范围为5~10 μm,Mn和Ni的掺杂没有改变粉体的晶体结构。以LiFe_0.8Mn_0.2PO₄和LiFe_0.95Ni_0.05PO₄两种组成的粉体性能最好,在倍率0.1 C下,所得电池的首次充放电比容量在室温和50 _oC时,分别为153.2和155.7 mAh/g,及156.4和160.4 mAh/g;100次充放电循环后电池的容量保持率分别为95.4和96.5%,及93.8和95.0%。借助具有过程强化作用的定-转子反应器制备的Mn和Ni掺杂LiFePO₄正极材料的电性能得到显著提高。原因是定-转子反应器一方面可以制备颗粒尺寸均匀的粉体,另一方面又可使掺杂的Mn和Ni在粉体颗粒中均匀分布,两者同时提高了电池中Li₊的扩散速率,进而提高了锂离子电池的电化学性能和高温电性能。     

Cu-Fe64Ni32Co4合金显微组织及热物理性能研究

本研究利用相图计算的CALPHAD方法和真空电弧熔炼技术,设计并制备了Cu_x(Fe_0.64Ni_0.32Co_0.04)_100-x(x=30, 45, 60, wt. %)系列合金。实验研究了该系列合金在不同热处理工艺时的显微组织,热导率以及热膨胀系数。研究结果表明：Cu-Fe₆₄Ni₃₂Co₄系列合金在600 °C和800 °C时效处理后均为fcc富铜相和fcc富因瓦(铁镍钴)相组成的各向同性的多晶合金。该系列合金在1000 °C淬火并在600 °C时效处理50 h后,其热膨胀系数变化范围为6.88~12.36×10_-6 K_-1;热导率变化范围为22.91~56.13 W.m_-1.K_-1;其热导率明显高于因瓦合金,其中Cu₃₀(Fe_0.64Ni_0.32Co_0.04)₇₀与 Cu₄₅(Fe_0.64Ni_0.32Co_0.04)₅₅合金的热膨胀系数可以与电子封装中半导体材料的热膨胀系数相匹配。     

改进型镁扩散法制备高临界电流密度MgB2超导体性能研究

本文采用一种改进型镁扩散法成功制备出密度达到1.95g/cm₃的MgB₂超导块材。论文研究了不同的热处理条件对MgB₂块材的超导转变温度(T_c)和临界电流密度(J_c)性能的影响。采用最佳热处理条件制备的MgB₂超导体T_c和J_c分别达到了38.1K和0.53MA/cm₂(10K,自场)。为了改进镁扩散法MgB₂超导体中弱的高场磁通钉扎性能,本文还研究了nano-Pr₆O₁₁和C掺杂对MgB₂超导体的临界电流密度和不可逆场(H_irr)的影响。结果表明C掺杂的MgB₂超导体临界电流密度在10K,6T下达到了10₄A/cm₂,该结果比未掺杂MgB₂超导体在同样条件下性能提高了两个量级,甚至比固态反应法制备的nano-C掺杂MgB₂超导体性能更好。利用该方法制备的nano-Pr₆O₁₁掺杂的MgB₂超导体在10K,2T下也比未掺杂样品J_c提高达9.4倍。根据大量的实验结果和理论分析我们提出基于改进型镁扩散法和化学掺杂,包括纳米粒子和C掺杂,很有可能是一种制备高性能MgB₂超导体非常有效的途径。     

Ar/N2-Ar共溅射Ti掺杂对Ta2O5 涂层光学和力学性能的影响

为了探索Ar/N₂-Ar共溅射Ti掺杂对Ta₂O₅涂层光学性能和力学性能的影响,采用射频和直流磁控共溅射技术在玻璃基底表面制备了Ta₂O₅、N₂-Ta₂O₅、Ti-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征了Ta₂O₅、N₂-Ta₂O₅、Ti-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层的微观结构和表面形貌;通过紫外可见分光光度计测试了涂层的光学参数;采用纳米压痕仪测试了涂层的硬度和杨氏模量。XRD测试结果表明,Ta₂O₅、N₂-Ta₂O₅、Ti-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层主要以Ta₂O₅为主体的非晶相结构组成。SEM和AFM结果显示,沉积在玻璃基底上的涂层未出现大面积空隙,溅射粒子在基底表面均匀堆积生长,并且涂层沉积厚度基本一致,厚度误差在5%以内。分别引入N₂和Ti及N₂-Ti共掺杂,均可降低Ta₂O₅涂层的粗糙度。光学测试结果表明,分别引入N₂和Ti元素,可以提高Ta₂O₅涂层的平均透射率至81%以上,而N₂-Ti共掺杂制备的N₂-Ti-Ta₂O₅涂层平均透射率降低。力学测试结果显示,与Ta₂O₅涂层对比,N₂-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层的硬度显著增大,Ti-Ta₂O₅涂层硬度基本一致。弹性指数（H/E）和塑性指数（H³/E²）表明,N₂-Ta₂O₅涂层和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层具备更好的断裂韧性和抗塑性变形能力。在玻璃表面制备Ta₂O₅掺杂N₂和Ti元素的涂层,可以实现以N₂-Ta₂O₅涂层和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层为代表的、同时具备优异光学性能和力学性能的多功能涂层。     

SNDC/La2Mo2O9复合电解质材料的制备及性能表征

本文采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)和溶胶凝胶法分别合成了Sm_0.1Nd_0.1Ce_0.8O_1.9(SNDC) 和La₂Mo₂O₉(LAMOX)粉末,并用常压烧结的方法制备了不同比例的SNDC和LAMOX的复合材料,通过XRD和SEM等手段表征了不同复合比例样品的物相和表面形貌并测试了烧结样品的电导率。结果表明,复合样品的电导率在相变点前后随着复合量增加变化趋势相反,其中LAMOX含量为20mol%的样品在550℃时的电导率能达到0.01S/cm,高于同温度下SNDC电导率。     

MAGNETIC PROPERTIES OF Co1-xNixFe2O4/SiO2 NANOCOMPOSITES

采用溶胶--凝胶法制备了Co_1-xNi_xFe₂O₄/SiO₂(0 ≤x ≤1.0)纳米复合材料. 利用XRD, TEM, 振动样品磁强计(VSM)和Mossbauer谱测试了900℃热处理样
品的结构、晶粒尺寸和磁性. 结果表明, 样品中Co_1-xNi_xFe₂O₄铁氧体的平均晶粒尺寸在15---20 nm之间, Ni²⁺的掺杂引起CoFe₂O₄晶胞体积减小. VSM结果表明, 随Ni²⁺含量的增加, 样品的比饱和磁化强度和矫顽力变小. Mossbauer谱表明, 室温下各样品均处于磁有序状态, 样品的内磁场随Ni²⁺含量的增加而变小.     

一种具有良好直流叠加特性的Fe95Si1B2P0.5Cu1.5磁粉芯

：本文采用片状Fe₉₅Si₁B₂P_0.5Cu_1.5合金粉体替代球形Fe-6.5%Si合金粉体,制备了FeSi系金属磁粉芯,研究了合金粉及磁粉芯的制备,退火温度和成型压力对磁粉芯的软磁性能的影响情况。研究结果表明,Fe₉₅Si₁B₂P_0.5Cu_1.5磁粉芯的磁导率在1~200kHz频率范围内具有良好的频率稳定性,经450℃×1h退火处理后,磁粉芯内部残余内应力得到充分的释放,其有效磁导率μe得到大幅的提升,成型压力为1.74GPa时,最大值达到53。随着外加直流磁场强度的逐渐变大,磁粉芯的磁导率逐渐下降,当外加直流磁场强度H=50Oe时,有效磁导率μe维持在70%以上,当H继续增大到130Oe时,μe仍大于20,表明磁粉芯具有良好的直流叠加特性。     

高容量锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的制备与工艺优化

采用氢氧化物共沉淀法合成前驱体Ni_0.5Cc_0.2Mn_0.3H(OH)₂,进一步用高温固相法与锂源共混煅烧得到LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂。初步探讨了前驱体与锂源在高温煅烧过程中的质量变化及煅烧工艺对材料结构和性能的影响。热重分析(TGA)表明在煅烧过程中750℃后材料质量几乎没有变化。X射线衍射(XRD)对750℃-900℃的材料进行结构分析,结果表明所有材料具有良好的α-NaFeO₂层状结构和较小的阳离子混排度。扫描电镜(SEM)分析表明材料具有表面光滑,分布均匀的球形结构。横流充放电测试结果表明在850℃煅烧的材料具有最好的电学性能,在0.2C,2.5-4.6V测试条件下,其具有193.7mAh/g的首次放电容量,循环30次后的容量保持率为94.2%,并且具有最好的倍率性能。