Ln0.6Sr0.4 FeO3-δ(Ln=La、Nd、Ce)阴极材料的制备与表征

以甘氨酸-硝酸盐水溶液为前驱体合成了Sr掺杂的稀土铁酸盐Ln0.6Sr0.4FeO3-δ(Ln=La、Nd、Ce)粉体.对制备过程的化学键变化、样品的热稳定性、物相形成过程及导电性进行了表征.结果表明,甘氨酸-硝酸盐合成法成相温度低于1000℃.坯体烧结较粉状样品更有利于钙钛矿物相的形成,La0.6Sr0.4FeO3-δ及Nd0.6Sr0.4FeO3-δ坯体1000℃煅烧2h即可形成近乎单一的钙钛矿相(ABO3);Ce0.6 Sr0.4 FeO3-δ是CeO2立方萤石相和产物钙钛矿相共存,两相难分主次.合成样品低温下的导电行为符合小极化子导电机制;1200℃烧结的La0.6Sr0.4FeO3-δ样品在测试全温度范围内(450～800℃)电导率超过100S/cm,Nd0.6Sr0.4FeO3-δ在中温区(600～800℃)电导率＞60S/cm;Ce0.6Sr0.4FeO3-δ样品的电导率不理想.     

CaZr_(1-x)In_xO_(3-α)(x=0,0.05,0.10,0.15)质子导体的电学性能

采用固相反应法在1400℃合成了CaZr1-xInxO3-α(x=0,0.05,0.10,0.15)陶瓷粉体,在空气中1550℃,10 h对材料进行二次烧结.XRD物相分析结果确定合成后的样品中有CaZrO3和微量CaIn2O4存在.实验在600～850℃含水氩气中测量了样品的交流阻抗谱,计算出其电导率随温度变化的规律和电导激活能.在800℃时,CaZr1-xInxO3-α的电导率分别为4.64×10-7 S/cm(x=0)、3.06×10-4 S/cm(x=0.05)、3.89×10-4 S/cm(x=0.10)、3.93×10-4 S/cm(x=0.15).研究结果表明:对CaZrO3掺In能显著提高材料的电导率,降低电导激活能,掺杂量x0.1时,电导率增加变缓,并且电导率随温度的升高而增大.研究得到CaZr1-xInxO3-α的电导率与掺杂量的关系式.     

Ba、Ga共掺杂对石榴石型固态电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)显微组织及电导率的影响

采用固相法合成了Ba与Ga共掺杂的Li_7La_3Zr_2O_(12)(LLZO)石榴石型固态电解质粉末,再结合常压烧结制备了Ba、Ga共掺杂LLZO样品。采用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和交流阻抗法对样品的物相结构、微观形貌、成分分布及电导率进行了表征。结果表明,在烧结温度1 100℃下得到了立方相的LLZO固态电解质。当Ga的含量在LLZO化学式中为0.15,Ba掺杂量从0增加至0.15(Ga_(0.15)Ba_x-Li_(6.55+x)La_(3-x)Zr_2O_(12),x=0～0.15)时,LLZO样品的平均晶粒尺寸从14μm下降到4μm,30℃时晶界电导率由1.54×10~(-5)S·cm~(-1)提升到2.22×10~(-4)S·cm~(-1)。Ba作为一种烧结剂,改善了材料的烧结性能,降低了材料的平均晶粒尺寸,使晶粒与晶粒连接得更紧密。Li_(6.7)Ga_(0.15)La_(2.85)Ba_(0.15)Zr_2O_(12)样品在30℃下的总电导率为2.11×10~(-4)S·cm~(-1),远高于单独掺杂Ga时Li_(6.55)Ga_(0.15)La_3Zr_2O_(12)样品的总电导率(σ=1.40×10~(-5)S·cm~(-1)),由此可见,Ba、Ga共掺杂极大地提高了LLZO的锂离子电导率。     

Sc2O3掺杂ZrO2电解质材料的水热合成及其电性能

采用水热法合成了SSZ(Sc2O3掺杂的ZrO2)纳米粉体,经成型、烧结得到电解质烧结体.对样品晶相组成、微观形貌、结构进行了表征,并对烧结体进行了电性能分析.研究表明:所得粉体于1500℃下烧结4 h可形成致密度达97%的立方萤石结构烧结体,比传统固相方法和Sol-gel法低200℃以上.随烧结温度升高和Sc2O3含量的增加,SSZ样品的电导率先增加后降低,经1500℃烧结的8mol%Sc2O3-ZrO2样品在900℃时电导率为0.23 S/cm,800℃为0.13 S/cm,优于采用固相法、共沉淀法、Sol-gel等方法制备的同类材料.     

CeO_2掺杂对La_(0.7)Ca_(0.3)CrO_(3-δ)低温烧结及电导性能的影响

LaCrO3基固体氧化物燃料电池(SOFC)连接材料存在难以在空气中致密化烧结、中温电导率差等缺陷。本文利用自燃烧工艺(auto-ignition process)制备La0.7Ca0.3CrO3-δ高活性粉体,掺入2%～8%(质量分数)CeO2作为烧结助剂,在1 400℃空气气氛下烧结获得了95.4%以上的高致密度,并且随着CeO2掺杂量的增加晶粒逐渐细化;掺入2%CeO2时La0.7Ca0.3CrO3-δ烧结样品的电导率最高,在空气中850℃达到52.7Scm-1,500℃时也能达到41.9Scm-1,约为同等条件下未掺杂La0.7Ca0.3CrO3-δ电导率的2.5倍,完全能够满足中温固体氧化物燃料电池连接材料的使用要求。     

固相法合成La2Ni0.5M0.5O4+δ(M=Co,Cu)材料及电性能

使用金属氧化物La2O3,NiO,CuO和Co2O3作为原料,固相反应法能够合成出具有K2NiF4型结构单一相的、且晶粒尺寸在35～50nm范围的La2Ni0.5M0.5O4 δ(M=Co,Cu)粉料,用XRD、SEM和直流四极探针电导测试法研究了合成La2Ni0.5M0.5O4 δ(M=Co,Cu)粉料的煅烧工艺条件和掺杂元素对电性能的影响以及粉料的颗粒形貌.随着煅烧温度的升高和保温时间的延长,晶粒尺寸在不断长大;合成的粉料在1300℃烧结5h后所有样品的电导率在空气条件下于100～800℃范围内都在增加.掺杂C0或Cu后的材料La2NiO4 δ的电导率均有增加,但掺杂Co后材料电导率要大于掺杂Cu的电导率.为此确定La2Ni0.5M0.5O4 δ(M=Co,Cu)类粉料固相法合成的适宜煅烧条件为1400℃下保温时间14h.     

ZnO对BaZr_(0.9)Y_(0.1)O_(2.95)-BaCe_(0.9)Y_(0.1)O_(2.95)复相质子导体烧结和电性能的影响

采用ZnO掺杂和与ZnO直接混合两种方式分别制备10 wt%BaZr0.9Y0.1O2.95-90 wt%BaCe0.86Y0.1Zn0.04O2.91(BZY-BCYZn)和10wt%BaZr0.9Y0.1O2.95-90wt%BaCe0.9Y0.1O2.95-ZnO(BZY-BCY-ZnO)复相电解质材料,比较ZnO的不同引入方式对BZY-BCY复相电解质烧结和电性能的影响。结果表明:ZnO掺杂制备的BZYBCYZn电解质材料具有更加致密的显微结构和更高的电导率,在1350℃烧结5h基本达到致密,在600℃湿润Ar条件下电导率达到7.3mS/cm。     

溶胶-燃烧法制备Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)及其性能

采用溶胶-燃烧法合成了Gd掺杂CeO2的Ce0.8Gd0.2O1.9(GDC)电解质粉末.研究了热处理温度对其相组成、颗粒大小、晶胞参数的影响.并对GDC烧结体的性能进行了研究.结果表明,溶胶一燃烧法可以成功制备出具有良好的烧结性的GDC电解质粉末,1500℃下得到的GDC烧结体的相对密度可以达到95%.电性能测试表明烧结体在中温范围内具有较高的氧离子电导率.     

Ca^2＋、Sr^2＋掺杂对Pr0.6CaxSr0.4-xFeO3-δ物相、结构及电性能的影响

采用柠檬酸-硝酸盐法合成了碱土金属双掺杂的Pr0.6CaxSr0.4-xFeO3-δ（X=0.0-0.4）系列复合氧化物粉体,用TG-DTA，XRD，FT-IR，SEM等手段对产物中钙钛矿物相的形成及微结构进行了表征,结果表明，样品在800℃焙烧2h后显现钙钛矿结构的主要衍射峰；随热处理温度的升高，XRD谱峰强度逐渐增大，1000℃煅烧2h即得到正交钙钛矿结构的单相固溶体；系列样品结晶化程度和晶粒尺寸随样品中Ca含量的增大而减小；电导率测试结果表明，Ca^2＋、Sr^2＋双掺杂样品的电导率随Sr^2＋含量的增大而增大，低温段（T≤650℃）烧结陶瓷体的导电行为遵循小极化子导电机制。     

A位阳离子无序对La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3结构和输运性能的影响

利用固相反应法合成了(La1-xDyx)2/3Ca1/3MnO3(x=0、0.1、0.2)材料,研究阳离子无序对微结构和电输运性能的影响。Rietveld方法拟合XRD结果表明,随着Dy掺杂浓度的增加,晶胞参数和Mn-O键长键角发生了明显的变化,造成MnO6八面体畸变。电输运性能显示:样品电导率随Dy掺杂量的增加而减小,其导电机制符合半导体小极化子模型。Dy掺杂浓度的增加使得钙钛矿ABO3的A位阳离子无序度增加,影响了样品的微结构;A位无序效应增强了载流子的晶格散射,抑制了电导率。     

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.     

沉淀剂对La_2Zr_2O_7制备过程的影响

分别采用氨水和草酸铵作沉淀剂,通过化学共沉淀法制备了单相La2Zr2O7粉末。利用DSC-TGA和XRD等方法对LZ前驱体的煅烧分解过程、产物物相进行了分析和表征。结果表明:氢氧化物前驱体在400~750°C分解得到无定型的复合氧化物,800℃保温2.5h即完成相转变形成单相组分的La2Zr2O7;而草酸盐前驱体在400~650°C草酸盐发生分解得到无定型氧化镧、氧化锆的混合物;700°C以后,La(OH)3的分解、无定型氧化物晶化得到六方结构氧化镧与单斜相氧化锆、Zr4+扩散到La2O3晶界生成La2Zr2O7等三个反应同时进行。获得单相组分La2Zr2O7的煅烧条件至少要1450℃,保温2.5h。草酸盐前驱体中镧和锆两种成分局部的分布不均匀是造成其处理温度比氨水法要高的直接原因。     

固相烧结法制备(LiFe)xZn1-2xFe2O4铁氧体材料的吸波性能研究

采用固相烧结法,按不同配方制备了吸波材料(LiFe)xZn1-2xFe2O4(x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.45、0.5),研究了Cr2O3、Al2O3等掺杂对(LiFe)0.45Zn0.1Fe2O4吸波特性的影响。结果表明,(LiFe)0.45Zn0.1Fe2O4吸波性能较好,而在(LiFe)0.45Zn0.1Fe2O4中掺入1%的Al2O3对增加-10dB带宽很有帮助。     

RO_x 对 Na_2O-Al_2O_3-P_2O_5系统玻璃结构和电导率的影响

四元磷酸盐玻璃的 Raman 光谱和 AlO_6丰度变化的研究表明,玻璃的离子电导率主要由活动离子 Na~ 的总数决定,Na_2O 含量越高,其电导率也越高;但是,玻璃结构对电导率也有一定影响。由 AlO_4四面体和(Al—O—P)~-基团构成结构网络的某些 Na_2O—Al_2O_3—P_2O_5玻璃有较高的离子电导率。当以 MgO 替代玻璃中的 Al_2O_3时,由于MgO 只起网络修饰体作用,电导率是单调下降的。以 SiO_2替代 Al_2O_3时,情况有所不同。由于 SiO_2可能兼起网络形成体和修饰体的作用,无疑使玻璃结构变得复杂了。只有在参与网络的 SiO_2达到相当量的情况下,才有希望提高玻璃的电导率。外加 SiO_2到 Na_2O—Al_2O_2—P_2O_5玻璃内,导致玻璃中的 Na~ 离子的相对量降低,所以其电导率总是下降的。     

（Ba—Sr）TiO3基PTC陶瓷材料第二相结晶对半导化性能的影响

调整 Al_2O_3、SiO_2烧结添加剂比例,采用常规的混合氧化物制备工艺,可使施主钛酸钡陶瓷第二相形成针状或柱状莫来石微晶体。莫来石第二相的生成,改善了用低纯原料制备的 PTC 材料半导化性能。本文从莫来石对杂质离子的固溶作用方面,探讨了这一影响。莫来石对半导化有害的 Fe~(3 )、Mg~(2 )杂质具有较大的固溶作用,纯化了(Ba-Sr)TiO_3基主晶格,使主晶相中施主物提供的“多余”电子被更多的 Ti~(4 )所俘获,形成Ti~(3 ),从而降低了 PTC 材料室温电阻率。实验结果还表明,当 Al_2O_3、SiO_2比例适宜生成莫来石时,用低纯原料制备的 PTC 材料室温电阻率具有较好的一致性和重复性。     

液相包裹法制备Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-CoFe2O4磁电耦合材料

以无机盐Nb2O5、Mg(NO3)2、Pb(NO3)4、Co(NO3)2、Fe2(NO3)3为原料,柠檬酸和EDTA为络合剂,分别制备了Nb5+、Mg2+、Pb2+、Co2+、Fe3+等离子的络合溶液。采用络合法制备了铌酸镁-铁酸钴先驱体(MgNb2O6-CoFe2O4,简称MN-CFO)。此先驱体在1000℃煅烧1h后,得到纯净的MgNb2O6-CoFe2O4固溶体。采用液相包裹法制备了铌镁酸铅-铁酸钴(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-CoFe2O4)先驱体,在1000℃煅烧1h,Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-CoFe2O4先驱体分解为具有铁电相Pb(Mg1/3Nb2/3)O3和铁磁相CoFe2O4的复相组织。研究了10%过量的PbO对煅烧过程中烧绿石相向铁电相的转变作用,并在700℃煅烧5h条件下制备了不含烧绿石相的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-CoFe2O4固溶体。     

铁电（Pb_（0．925）La_（0．075））（Zr_（0．65）Ti_（0

本文对射频磁控溅射制备的（Ｐｂ＿（０．９２５）Ｌａ＿（０．０７５）－（Ｚｒ＿（０．６５）Ｔｉ＿（０．３５））＿（０．９８１）Ｏ＿３薄膜作了ＸＰＳ全扫描和窄扫描能谱分析。结果表明，薄膜的表面缺Ｐｂ是形成ＴＺＯ相的主要原因；随着退火温度的升高，薄膜中钙钛矿相的形成导致各元素的结合能发生位移。     

La2O3填充超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能

用La2O3对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行了填充改性，测试了La2O3填充量对其硬度及摩擦学性能的影响。用扫描电镜观察了材料摩擦表面磨痕形貌。结果发现：随着La2O3含量的增加，UHMWPE—La2O3复合材料的硬度上升。填充量为6％的UHMWPE—La2O3复合材料在干摩擦及磨粒磨损条件下的磨损率都最小。UHMWPE在干摩擦下的磨损主要表现为犁沟及粘着，填充La2O3可减轻磨损表面的犁沟，但填充量过高，磨损转变为表面脆性脱落。     

化学溶液方法制备涂层导体Ce_xLa_(1-x)O_2薄膜的研究

获得多功能单一过渡层是简化涂层导体多层结构的主要课题之一. 采用化学溶液方法制备La掺杂CeO₂过渡层,研究La掺杂量对CeO₂薄膜表面形貌和双轴取向生长的影响. 结果表明La掺杂量为10mol％的薄膜表面平整致密,且能保持锐利的双轴织构. 通过多次涂敷工艺,获得具有120nm厚的Ce_0.9La_0.1O₂过渡层. 采用脉冲激光沉积方法在Ce_0.9La_0.1O₂/NiW结构模板层上沉积了YBCO超导薄膜,其起始临界转变温度达到90.5K. 这表明采用化学溶液方法制备Ce_0.9La_0.1O₂薄膜是一种有前景的简化涂层导体多层结构的方法.     

不同氧氩比例对氧化硅(SiO2)薄膜的结构及性能的影响

在不同氧氩比例气氛下,采用反应直流磁控溅射方法制备了SiO2薄膜.利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）和紫外可见光谱（UV-Visible spectrum）等研究了氧氩比例的不同对SiO2薄膜的晶体结构、化学配比、表面形貌和光学性能的影响.结果显示：室温下,不同氧氩比例的SiO2薄膜都为非晶结构;随着氧分量的增加,Si2p与O1s向高结合能方向移动;在氧分量较大的气氛下,SiO2薄膜的化学失配度较小,薄膜均匀,致密,在400-1100nm有良好的光透过性.