Gd2Zr2O7陶瓷的高温热物理性能及Gd2Zr2O7-8YSZ双涂层制备

通过高温固相合成方法制备了烧绿石结构Gd₂Zr₂O₇陶瓷材料,研究了其高温相稳定性和热物理性能。采用电子束物理气相沉积方法制备了Gd₂Zr₂O₇-8YSZ(8%Y₂O₃-ZrO₂)双陶瓷层结构热障涂层,分析了涂层顶层的晶体结构和原子数量比。结果表明,Gd₂Zr₂O₇在室温至1500℃范围内具有良好的相稳定性,比第一代热障涂层8YSZ的高温相稳定区间提高250℃以上。Gd₂Zr₂O₇块材的热膨胀系数在100~1500℃范围内介于8.8×10^-6~11.0×10^-6 K^-1之间,与8YSZ接近; 在1000~1400℃高温区间,热导率约为1.0 W(m·K)^-1,比8YSZ降低一半左右。沉积制得的Gd₂Zr₂O₇涂层化学成分符合化学计量比,为烧绿石结构,涂层呈现典型的柱状晶结构。     

无机固体电解质Li7La3Zr2O12的制备及掺杂改性研究进展

无机固体电解质由于其安全性能高、能量密度大等特点备受研究者的青睐。其中Garnet型锂离子无机固体电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)具有较高的离子导电率,较低的界面电阻,优良的稳定性能和电化学性能,在未来的全固态锂离子电池、锂空气电池等领域有着广阔的应用前景。主要从Li_7La_3Zr_2O_(12)的晶体结构、制备工艺和掺杂改性等方面详细阐述无机固态电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)的研究进展。     

大气等离子体喷涂Sm2Zr2O7涂层的结构和性能

稀土锆酸盐材料具有比Y2O3部分稳定ZrO2陶瓷低的热导率,是新型热障涂层的潜在候选材料之一.利用大气等离子体喷涂技术以喷雾造粒的Sm2Zr2O7粉体制备涂层,并在相同条件下沉积8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层.对比评价了两种涂层的结构、热物理性能和力学性能.X射线衍射结果表明,制备态Sm2Zr2O7涂层为缺陷萤石结构.扫描电镜分析显示,Sm2Zr2O7和8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层为典型的层状结构,内部有很多气孔、裂纹等缺陷.800℃测得的Sm2Zr2O7涂层的热导率为0.44 W/(m.K),比相同条件下测得的8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层的热导率低~40%,两者的热膨胀系数相似.力学测试结果显示,Sm2Zr2O7涂层的抗折强度、硬度和弹性模量均低于8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层.     

基于第一性原理计算的Li7La3Zr2O12固态电解质的研究进展

Li₇La₃Zr₂O₁₂固态电解质具备高离子电导率、对锂金属负极良好的化学稳定性以及宽电化学窗口等特点,被视为最具发展和应用前景的固态电解质之一。基于密度泛函理论计算的第一性原理计算是从量子力学出发,在电子层面计算个体和总体的电子和原子行为。将第一性原理计算与Li₇La₃Zr₂O₁₂固态电解质研究相结合可以在原子尺度上预测和解释电解质材料的性质和行为,同时将计算和系统模型相结合有助于解释该电池系统复杂的实验表征结果。概括了第一性原理计算在Li₇La₃Zr₂O₁₂固态电解质中的应用,总结Li₇La₃Zr₂O₁₂的电子结构和晶体结构等微观结构特征,分析了锂负极与电解质的接触角、锂离子的迁移以及电解质热力学性质等物理化学性质,最后对第一性原理计算...     

La掺杂Hf0.5Zr0.5O2薄膜铁电性能研究

铪基氧化物薄膜在超薄膜厚下仍具有优良的铁电性能,非常适用于高密度集成的铁电存储。La掺杂铪基薄膜拥有极为优异的循环写擦特性,但其剩余极化强度(2Pr≤35μC/cm²)还有待进一步提高。本研究采用原子层沉积(ALD)制备La掺杂的Hf_0.5Zr_0.5O₂薄膜(HZLO),通过快速热退火(RTA)对样品进行500℃、550℃和600℃的热处理,研究La掺杂及退火温度对TiN/HZLO/TiN/W结构铁电性能的影响。研究表明,La掺杂促进薄膜四方相转变为正交相,剩余极化强度(49.8μC/cm²)获得极大提高。此外,La掺杂还降低了器件矫顽场(～1.25 MV/cm)并改善矫顽电场对称性。随着退火温度升高至550℃,正交相占比升高至～77%,剩余极化强度高达49.8μC/cm²,而进一步升高退火温度至600℃,正交相、四方相和立方相朝着单斜相转变,器件剩余极化强度降低。     

石榴石型Li7La3Zr2O12固态电解质离子电导率及电极界面问题研究进展

石榴石型Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)固态电解质因高安全性且对锂金属稳定成为固态锂电池的关键材料。但是,石榴石型固态电解质离子电导率还有待提高以及固-固界面不良接触导致的界面电阻大等问题使LLZO基固态电池的实际应用受到了限制。从石榴石型LLZO结构角度出发,探讨了锂离子输运机制并综述了提高离子电导率的策略及最新成果。针对固态锂电池无法避免的界面问题,从LLZO固态电解质与同为固态的电极接触方面,总结了优化界面的具体方法。最后,提出了石榴石型固态电解质未来可研究的方向,并促进其在全固态锂电池中的发展和应用。     

盐助甘氨酸自蔓延燃烧法合成系列Ln2Zr2O7纳米晶体

以硝酸锆和硝酸稀土为原料,甘氨酸水溶液和无机盐作为溶剂和分散剂,通过盐助甘氨酸自蔓延燃烧法(Salt-assistant glycine combustion method,SGCM)得到的前驱体在700℃以下热处理,合成了系列Ln2Zr2O7纳米晶。探讨了最佳反应条件,研究了反应历程,讨论了惰性盐助剂在反应过程中的作用,比较了使用盐助剂与否对产物的分散性差别等。结果表明,在盐助甘氨酸自蔓延燃烧法合成中通过改变nGly/nNO3-的比率,调节盐助剂量nSalt/nM来对反应温度进行控制,得到的产物的结晶度高,团聚少,粒子更均匀,尺寸在20nm左右,晶体形貌完整,光催化活性强;Ln2Zr2O7的光催化主要源于稀土离子;稀土离子的光催化与4f电子结构的相关性,和稀土离子磁矩与4f电子结构的相关性是同源的。     

纳米La2O3:Eu的结构及其光致发光性质研究

采用共沉淀法制备出纳米级La2O3Eu.并采用相关光谱、X-射线衍射(XRD)、荧光光谱(PL)对所制备的纳米发光粉体进行表征.结果表明制备的纳米发光粉体的粒径均匀,集中在20nm左右;XRD结果证明制备的La2O3Eu粉体属于六方相,PL的结果说明La2O3Eu具有良好的发光性质.     

添加La2O3对粉煤灰合成Al2O3-SiC复合粉体的影响

以粉煤灰和活性炭为原料,通过碳热还原反应在Ar气氛下合成Al_2O_3-SiC粉体,探究了一条低成本合成Al_2O_3-SiC粉体的可行途径。研究了添加La_2O_3对合成过程的影响。采用XRD和SEM表征了材料的物相组成和显微形貌。结果表明:当粉煤灰与活性炭质量比为100∶44,在1 550℃下保温5h,添加6%(质量分数)的La_2O_3时,可合成性能良好的Al_2O_3-SiC粉体,颗粒分布均匀,平均粒径为0.5~1μm,较不添加La_2O_3合成温度降低约50℃。     

电纺La2O3-CeO2纳米纤维的除氟性能

纳米双金属氧化物作为除氟剂具有广泛的应用前景。以六水合硝酸铈和六水合硝酸镧为原料,聚丙烯腈(PAN)为模板,通过静电纺丝技术与煅烧相结合制备La₂O₃-CeO₂纳米纤维,利用TEM、SEM-EDS、BET、FTIR和XRD对La₂O₃-CeO₂纳米纤维的形貌和结构进行表征。探究了La₂O₃-CeO₂纳米纤维对氟离子吸附性能,研究了pH、吸附质(F-)初始浓度、吸附时间、La₂O₃-CeO₂纳米纤维投加量和共存阴离子等对除氟效率的影响。研究结果表明,La₂O₃-CeO₂纳米纤维的比表面积为31.04 m²·g^-1。pH为3时,La₂O₃-CeO₂纳米纤维的...     

Y2O3与Gd2O3共掺杂SrZrO3热障涂层材料的热物理性能

采用固相反应法合成了5mol%Y2O3与5mol%Gd2O3共掺杂SrZrO3(Sr(Zr0.9Y0.05Gd0.05)O2.95,SZYG)粉末.采用X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)分别研究了SZYG粉末在1450℃长期热处理后以及200~1400℃范围内的相稳定性.采用高温热膨胀仪测量了SZYG块材的热膨胀系数,结果表明:通过Y2O3与Gd2O3共掺杂改性可以明显抑制SrZrO3的相转变.在1000℃下SZYG块材的热导率是～1.36 W/(m.K),与SrZrO3和8YSZ块材相比降低~35%SZYG分别与8YSZ和Al2O3在1250℃热处理24 h表现出很好的化学相容性.     

微波和真空烧结制备La2O3掺杂Al2O3透明陶瓷

通过共沉淀法制备La2O3掺杂Al_2O_3纳米粉,粉体经压制后分别采用微波和真空烧结制备Al_2O_3透明陶瓷。结果表明:Al_2O_3粉末颗粒大小均匀,近似球形,为40~60nm;两种烧结方式制备的试样XRD图中均为α-Al_2O_3,未检测到其它相。La2O3掺杂量为1%时,随烧结温度升高,两种烧结方法得到的Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均呈上升趋势,且微波烧结陶瓷的相对密度和抗弯强度明显高于真空烧结。1500℃烧结时,随La2O3掺杂量的增加,Al_2O_3陶瓷的相对密度均先增大后减小,当La2O3掺杂量为1%时,Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均最大。微波烧结陶瓷的透光率明显高于真空烧结,且其断口晶粒比真空烧结明显细少。     

La2O3添加对MgAl2O4-CaAl4O7-CaAl12O19复合材料烧结行为的影响

为适应材料轻量化的发展需要,在1 400~1 600℃温度下开发了MgAl₂O₄-CaAl₄O₇-CaAl₁₂O₁₉（MA-CA₂-CA₆）复合材料,并考察了La₂O₃添加对该复合材料烧结行为、显微结构和力学性能的影响。结果表明,La₂O₃添加剂优先固溶到MA-CA₂-CA₆复合材料组成晶相CA₆中,促使CA₆相发生晶格畸变,有效抑制了CA₆晶粒沿基面的异常长大,其形貌由片状向等轴状趋势转变,促使MA-CA₂-CA₆复合材料制备过程中由于CA₆晶粒异常长大而导致的多孔网状显微结构得以有效消除,因此也极大地改善了Mg²⁺的扩散条件,在一定程度上间接促进了MA晶粒的发育,有效促进了MA-CA₂-CA₆复合材料的烧结。经1 200℃预烧、1 600℃保温2 h烧成后,当La₂O₃的添加量为4wt%时,MA-CA₂-CA₆复合材料试样的显气孔率由19.2%下降至6.1%,体积密度由2.78 g/cm³上升至3.18 g/cm³,制得了MA、CA₂、CA₆晶相呈现交织分布、显微结构致密、有利于其力学性能改善的La₂O₃/MA-CA₂-CA₆复合材料,经1 200℃预烧、-1 600℃保温2 h烧成后的4wt% La₂O₃添加试样,其冷态抗压强度由317 MPa增加到了501 MPa。     

NiO/La2Mo2O9介电和表面势研究

固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料得失电子能力和氧扩散性能影响其催化性能。对NiO体积含量分别为20%和40%的NiO/La2Mo2O9复合材料(N/L28和N/L46)的介电行为以及得失电子能力进行了研究。N/L28和N/L46样品的介电温度谱中按照损耗峰出现的温度从低到高的顺序依次发现与NiO相和La2Mo2O9相氧短程扩散有关的损耗峰,833K处观察到的介电损耗的突变与αLa2Mo2O9-βLa2Mo2O9相变有关。N/L46样品在500~813K范围内的一个宽化的损耗峰可用一个具有弛豫性质的峰和两个非弛豫性质的峰进行拟合。表面势测量结果表明,样品失去电子所需能量由大到小的顺序为La2Mo2O9,N/L28,N/L46,NiO。     

La2O3/γ-Al2O3复合产物的浸渍-燃烧法制备及表征

采用浸渍-燃烧法制备了La2O3/γ-Al2O3复合产物,原料为La(NO3)3.6H2O(A.R)、一水合柠檬酸和工业级的拟薄水铝石.以六水合硝酸镧和一水合柠檬酸分别为镧源和燃烧剂,柠檬酸与六水硝酸镧的摩尔比为5∶6左右.将拟薄水铝石研磨成粉末并溶于柠檬酸和镧的配合物溶液中,搅拌至凝胶状,110℃干燥2h,再放入马弗炉中焙烧2 h得到产物.采用XRD、BET、XPS进行分析和表征,结果表明La3+的加入提高了γ-Al2O3的热稳定性,随着样品焙烧温度升高,比表面积下降,孔容、孔径变大.随着La3+的量的增加,样品的比表面积增大,孔径尺寸分布变宽.通过控制La3+加入的量以及焙烧温度,可调控多孔γ-Al2O3粉体的比表面积、孔容、孔径大小及孔径分布.     

等离子喷涂CNTs/Al2O3复合涂层力学性能研究

通过等离子喷涂工艺制备了不同碳纳米管含量的CNTs/Al2O3复合涂层,系统研究了碳纳米管含量对涂层孔隙率、洛氏硬度和断裂韧性的影响规律。实验结果表明:采用喷雾干燥工艺制备的CNTs/Al2O3颗粒为球形,CNTs均匀分布在团聚颗粒的表面;部分CNTs经等离子喷涂后保留在沉积涂层内部并且与Al2O3基体形成冶金结合,起到一定桥接作用。涂层孔隙率和洛氏硬度值均随CNTs含量的增加呈现降低的趋势。随CNTs含量从6%(质量分数)增加到12%(质量分数),CNTs增韧效果的增强和涂层孔隙率的降低导致涂层断裂韧性值从48MPa增加到90MPa。     

CoAl2O4/Al2O3纳米复合陶瓷的结构与表征

利用溶胶-凝胶方法制备了的CoAl2O4/Al2O3纳米复合陶瓷,并用X-ray分析(XRD)、红外光谱(IR)和扫描电镜分析(SEM)对其结构进行了分析.结果表明,随Al2O3含量增多,CoAl2O4尖晶石相从CoAl2O4/Al2O3凝胶中的析晶温度升高.SEM形貌也说明,随Al2O3含量增多,CoAl2O4/Al2O3陶瓷中形成一定的层状结构.     

Al2O3基多孔隔热材料表面Al2O3/MoSi2涂层的制备及其性能

采用刷涂法在Al₂O₃基多孔隔热材料表面制备Al₂O₃/MoSi₂涂层,涂层以硅溶胶作为粘结剂,纳米Al₂O₃与Al₂O₃纤维作为耐高温组分,MoSi₂为高发射率组分。通过SEM、XRD对Al₂O₃/MoSi₂涂层微观表面结构、物相组成进行分析。研究纳米Al₂O₃与Al₂O₃纤维的质量比和MoSi₂含量对Al₂O₃/MoSi₂涂层耐温性能的影响,并对Al₂O₃/MoSi₂涂层的抗热震性能、发射率进行表征。结果表明,当纳米Al₂O₃与Al₂O₃纤维的质量比小于1∶1时,热考核后Al₂O₃/MoSi₂涂层表面无裂纹产生;当纳米Al₂O₃与Al₂O₃纤维的质量比在1∶2~1∶4之间时,Al₂O₃/MoSi₂涂层中的纤维网络较完整。MoSi₂的含量为20%时,Al₂O₃/MoSi₂涂层抗热震实验循环25次后表面保持完好,热考核后在2.5~25 μm波段的平均发射率在0.85左右,具有较高的发射率。      

双相质子导体BaCe0.9Y0.1O3-δ/La1.95Ca0.05Ce2O7-δ的制备及性能研究

采用固相反应法成功制备了双相质子导体BaCe0.9Y0.1O3-δ/La1.95Ca0.05Ce2O7-δ(7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7)。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分别对样品的物相结构、微观形貌进行了表征,对样品在CO2和沸水中的稳定性进行了研究,并应用IM6e型电化学工作站测定了其在空气、氩气、湿润的4%H2/Ar 3种气氛从450～850℃的电导率。实验结果表明,不同比例复合的样品经1500℃烧结后均形成了明显的双相结构且获得了致密的烧结体。随着样品中La1.95Ca0.05Ce2O7-δ比例的增加,其对CO2和沸水的化学稳定性增加。在所研究的各种比例的复合材料中,BaCe0.9Y0.1O3-δ-La1.95Ca0.05Ce2O7-δ(3∶7)具有最高的电导率,850℃时在湿润的4%H2/Ar气氛下的电导率为2.49×10-2S/cm,电导活化能为1.13eV。     

水热法制备尖晶石LiMn2O4正极材料的研究进展

介绍了近年来国内外有关水热法合成锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4的研究工作,从锰源的选取对尖晶石锂锰氧化物的水热制备方法中存在的优缺点进行了比较和评述。对今后LiMn2O4水热合成研究以及发展方向等方面做了阐述。