固相法和共沉淀法制备La2/3Sr1/3MnO3∶Agx多晶材料性能比较

分别采用固相法和共沉淀法工艺制备了不同Ag掺杂量的La2/3Sru3MnO3∶ Agx(LSMO∶ Agx,x为摩尔百分比,x=0.00、0.10、0.20、0.30、0.40)多晶材料,通过XRD和R-T对Lav2/3Sr1/3MnO3∶ Agx材料的结构和性能进行测试分析.XRD分析结果表明,系列样品为正交菱面体结构,没有出现Ag元素的峰,这与Ag在高温烧结时的挥发有关;随着组分x的增加,固相法系列样品晶胞体积呈无规律膨胀,而共沉淀系列样品晶胞体积呈增大趋势,这可能是由于固相法系列样品的粒径较大且不均匀,导致LSMO:Agx晶格有较多的缺陷使晶胞体积发生膨胀,而共沉淀系列样品的粒径较小且均匀,Ag+进入晶格替代Ag位的La3+或Sr2+,引起晶胞体积发生微小膨胀.R-T分析结果表明,相对于同一组分x,共沉淀比固相法系列样品有更低的电阻率及更高的TCR值,Ag掺杂能有效改善LSMO材料的电阻率及TCR;共沉淀系列样品Ag掺杂对LSMO材料电阻率及TCR调制作用更明显.     

固相法制备La2/3Sr1/3MnO3∶Agx多晶材料及其性能研究

采用固相法合成制备La2/3Sr1/3MnO3∶Agx(LSMO∶Agx,其中x为Ag掺杂量的摩尔比,x=0.00、0.10、0.20、0.30、0.40)多晶材料.通过X射线衍射和R-T对LSMO∶Agx材料的结构和性能进行测试分析.结果表明:La2/3Sr1/3MnO3∶Agx(x=0.00,0.10,0.20,0.30,0.40)多晶样品,x=0.00样品研磨后的粉体粒度D50=6.66 μm,所有样品都具有正交菱面体结构,没有出现Ag元素的衍射峰,这与Ag在高温烧结时的挥发有关;随着Ag掺杂量从x=0.00增加到x=0.40,样品的晶胞体积在348.6～350.6(A),说明Ag并没有有效替位掺杂,主要以晶界析出为主;随着Ag掺杂量的增加,电阻率归一化值随之下降,样品电阻率降低;LSMO∶Agx多晶材料Tp值在253～298K,且随组分增加呈上升趋势.     

La_(2/3)Ba_(1/3)MnO_3∶Ag_x多晶靶材制备及其性能

采用化学共沉淀法制备了不同Ag掺杂量的La2/3Ba1/3MnO3∶Agx(x为摩尔分数,x=0.00、0.02、0.08、0.10、0.20)多晶靶材,通过XRD、SEM和R-T对La2/3Ba1/3MnO3∶Agx靶材的结构和性能进行测试分析,实验结果表明:所得样品为正交晶系钙钛矿结构;掺Ag(x=0.02、0.08、0.10、0.20)样品比未掺Ag样品的金属-绝缘转变温度Tp值低;随着烧结温度和Ag掺杂量的升高,金属-绝缘转变温度Tp随之增加;随着Ag掺杂量增加,电阻率归一化值先增大后减小。La、Ba、Mn元素的摩尔分数与理论设计的数值基本相同,O元素在烧结过程中缺失较严重,Ag元素的摩尔分数也较低,这与Ag在高温烧结时的挥发有关。     

La2/3Ca1/3MnO3∶Ag0.4与La2/3Ba1/3MnO3∶Ag0.4的制备及其性能研究

采用化学共沉淀法合成制备了Ag掺杂摩尔百分比为0.4的La2/3Ca1/3MnO3∶Ag0.4 (LCMO∶Ag0.4)、La2/3Ba1/3MnO3∶Ag0.4(LBMO∶Ag0.4)多晶复合材料,通过XRD和R-T分别对两种材料的结构和性能进行测试分析.实验结果表明:所得样品均为正交晶系钙钛矿结构;LCMO∶Ag0.4的金属-绝缘转变温度(Tp=280.2 K)比LBMO∶Ag0.4要高(Tp=256.8 K);LCMO:Ag0.4样品的电阻值比LBMO∶Ag0.4要小两个数量级;LCMO∶Ag0.4的TCR最大值为28％,要远远高于LBMO∶Ag0.4的TCR最大值(0.5％).     

碱土金属双掺杂钴铁酸镧的结构和电性能

应用共沉淀法合成了中温固体氧化物燃料电池刚极材料La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe01O3-δ(x=0.05,0.10,0.15,0.20)的粉料.采用XRD,SEM和直流四极探针法研究了其晶体结构和电导率随温度变化规律以及其与电解质Ce0.8Sm0.2O2的化学相容性.实验表明Ca2+和Sr2+双掺杂取代La3+进入晶格后,合成的粉料具有六角晶系钙钛矿结构;随着Ca2+含量x增加,La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ晶胞a轴方向缩短c轴方向拉长,晶胞体积减小且样品的电导率也在降低.随温度升高到490℃,电导率出现最大值,温度继续升高晶格氧逸出而导致电导率降低.400℃～700℃时,样品的电导率均高于450S/cm.当x=0.10和0.15时,其电导率基本相等且高于760 S/cm.合成的粉料与电解质Ce0.8Sm0.2O2具有良好的化学相容性.     

La0.7Sr0.3MnO3和ZnO异质结的量子铁磁自旋特性

采用脉冲激光沉积方法制备La0.7Sr0.3MnO3/ZnO异质结,并对其量子铁磁自旋行为进行研究。发现掺杂浓度可有效调整长程的电子自旋和轨道的相互作用,以及短程小极化子的相互作用程度。LSMO/ZnO异质结构可对能带进行有效剪裁。XRD结果表明,所制样品具有良好的晶格外延特性。伏安特性和阻温曲线显示异质结具有半金属光导特性。在激光光场和磁场下测试La0.7Sr0.3MnO3/ZnO异质结量子铁磁自旋磁阻及光阻。结果发现,样品x=0.3在Tp=250K发生金属绝缘体相变而呈现半金属特性,在Tc=175K温度发生顺磁到反铁磁相变。连续激光下低于峰值温度220K和脉冲激光下低于175K区域激光光场导致光致退磁,光阻增大,在大于峰值温度Tp的高温区出现光阻降低。研究表明,在光场下La0.7Sr0.3MnO3/ZnO异质结特性受界面电子自旋取向和载流子浓度调控,态密度以及自旋轨道作用会导致光致阻抗变化,这些影响与LSMO/ZnO异质结的极化和界面应力所产生的界面态缺陷结构有关。     

La掺杂BaSnO_3陶瓷的制备及其电性能

以BaCO_3和SnO_2为主要原料,La_2O_3引入La的施主掺杂,采用传统固相反应烧结方法,在1550℃下烧结出致密的纯相BaSnO_3和La掺杂BaSnO_3陶瓷。SEM结果显示,材料结构致密,晶粒生长良好。并研究了La掺杂量和烧结助剂对BaSnO_3陶瓷的晶体结构、形态及电性能的影响。结果表明,烧结助剂SiO_2的微量添加有利于降低烧结温度并促进BaSnO_3陶瓷的致密度。且未掺杂La时,陶瓷的电阻无穷大;掺杂La时,陶瓷导电性能显著提高,特别地,当La的掺入量x=0.04时,其电阻率达到最小值为9×10-3?·cm。     

Li2CO3掺杂BaTiO3无铅压电陶瓷的低温烧结

以Li2CO3作为烧结助剂,采用传统固相烧结法制备BaTiO3陶瓷。研究了烧结温度(1000~1150℃)和Li2CO3添加质量分数(0%~5%)对BaTiO3陶瓷结构和电学性能的影响。结果表明:Li2CO3的掺入有效地促进了陶瓷的烧结,使BaTiO3的烧结温度从1300℃以上降低到1050℃。X射线衍射结果表明:未掺Li2CO3的BaTiO3陶瓷样品为四方相结构,掺Li2CO3的BaTiO3陶瓷样品为正交相结构。Li2CO3掺量为1%的陶瓷样品具有较高的致密度,且在1050℃时获得最大值,其相对密度可达94%。当烧结温度为1100℃时,BaTiO3陶瓷的压电常数d33获得最大值,且d33随着Li2CO3掺量的增加而降低。其中Li2CO3掺量为1%时陶瓷具有较好的电性能:d33=200pC/N,εr=1322,TC=115℃。     

Bi2Sn2O7含量对改性Ag/SnO2电接触复合材料性能的影响研究

以SnO2、Bi2Sn2O7为增强相粉体,化学银粉为基体相,采用高能球磨辅助常压烧结工艺制备出系列Bi2Sn2O7改性SnO2增强银基复合材料。考察了Bi2Sn2O7含量、球磨时间、烧结制度对Ag/SnO2-Bi2Sn2O7复合材料物理性能的影响规律。结果表明：随着球磨时间从1h延长至12h,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7复合粉体从颗粒态向片状结构发生转变,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7复合材料的电阻率呈逐渐上升趋势而密度呈不断下降趋势。烧结温度的提升和Bi2Sn2O7掺杂量的增加均有助于降低Ag/SnO2-Bi2Sn2O7复合材料的电阻率,且当Bi2Sn2O7掺杂量为12 wt.%、烧结温度900℃时,样品Ag/ (12 wt.%) Bi2Sn2O7的电阻率达到最佳值2.24 μΩ·cm。循环50次的初期电弧烧蚀试验分析可知,相比于纯Ag/SnO2而言,Bi2Sn2O7改性样品表面的烧损面积并未快速扩展至整个表面,且当Bi2Sn2O7含量为6 wt%时,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7样品表面的烧损面积最小。而当Bi2Sn2O7含量为12 wt.%时, Ag/ (12 wt.%) Bi2Sn2O7表面烧蚀区出现了飞溅现象,这可能归因于其较低的表面硬度(82.38HV0.3)。     

掺杂Cu的（In2Te3）0.08（SnTe）0.92化合物热电性能

(In2Te3)x(SnTe)1-x系列化合物具有较低的电导率和热导率,热电性能较差。考虑到其中的In2Te3单元具有三分之一的阳离子空位,可以通过掺杂Cu等外来原子来占据In的空位,使化合物的载流子浓度达到最优化,降低材料的热导率从而改善其热电性能。本组实验中,采用真空熔炼、机械球磨及放电等离子烧结技术制备了(In2-x Cux Te3)0.08(SnTe)0.92(x=0.025,0.05,0.2)系列化合物。测试结果表明,掺杂不同摩尔数的Cu元素后,材料的Seebeck系数几乎没有变化,电导率有所提高,晶格热导率L值大幅度降低,成功地抑制了高温区(In2Te3)0.08(SnTe)0.92的双极扩散效应。当x=0.2时,该化合物在647 K取得最大ZT值0.29,是掺杂Cu元素前ZT值的4.6倍。     

La0.67Ca0.33-xNaxMnO3的电输运性能研究

多晶陶瓷La_(0.67)Ca_(0.33-x)Na_xMnO_3(x=0.05,0.10,0.15,0.20,0.25)样品采用改进了的溶胶-凝胶法进行制备,利用SEM、XRD以及标准四探针法对样品的微观形貌、晶体结构及电阻率-温度的关系进行了分析,并测试了样品的磁化率温度曲线。通过试验结果可知,随着Na元素掺杂量的增加,样品的晶胞体积不断增大;样品的金属-绝缘体转变温度(T_P)逐渐升高;而样品的电阻率ρ和电阻率温度系数(TCR)则不断减小。在电阻率-温度曲线低温区域(TT_P),样品的的电阻率数据可用ρ(T)=ρ_0+ρ_(2.5)T~(2.5)进行拟合;而在电阻率-温度曲线的高温区域(TT_P),样品的电阻率数据则可用变程跳跃(VRH)小和极化子跃迁(SPH)模型进行拟合分析。对于整个温度区域(100～300K)内的电阻率-温度曲线可用渗透模型对其进行拟合分析。同时Mn~(3+)-O~(2-)-Mn~(4+)的键角随Na掺杂量的增加而不断变大,极化子激活能E_a则不断减小,这表明Na的掺杂增强了双交换作用,减小了电阻率。     

Mn掺杂In2O3陶瓷材料的高温热电传输性能

利用放电等离子(SPS)烧结工艺制备Mn掺杂In2O3多晶陶瓷材料。通过测试热电传输性和观察微观结构,研究了掺杂工艺对SPS烧结多孔结构In2O3陶瓷传输性能的影响。结果表明,低浓度掺杂的样品在测试温度范围内能得到较高的电导率和热电势;掺杂试样In1.99Mn0.01O3在973 K可获得最高的热电功率因子4.0×10-4W.K-2.m-1,从而可知,控制In2O3中低浓度的Mn的掺杂量可获得较好的高温n型热电材料。     

Ca0.075Sr0.925Bi4Ti4O15铁电陶瓷的性能

用溶胶凝胶法制备了Ca0.075Sr0.925Bi4Ti4O15(简称CSBTi)铁电陶瓷样品,研究了烧结温度对CSBTi铁电陶瓷性能的影响。结果表明:1180℃温度下烧结的CSBTi铁电陶瓷样品的铁电性能得到明显改善,剩余极化强度2Pr为19.4μC/cm2,矫顽场强度Ec为72.5kV/cm;压电常数为d33=9.8pC/N;居里温度TC=543℃,随着测试频率的增加,室温下相对介电常数εr的峰值逐渐下降,而对应的居里温度TC则随之上升,表现出弛豫铁电体的特征。     

La_(1-x/2)Pr_(1-x/2)Sr_xCuO_(4+y)的正常态电阻反常与超导电性

La1-x/2Pr1-x/2SrxCuOy(LPSCO)多晶样品采用传统的固相反应法制备。X射线衍射表明:LPSCO具有典型的空穴搀杂的T-214相的结构。磁化率测量显示:Sr掺杂在0.05≤x≤0.30范围内具有超导转变;Tc随x的增大呈抛物线形式变化,且在x=0.18时达到最大值28K。电阻的测量显示:随掺杂量的增大,系统呈现从绝缘到半导体,最后到金属的导电行为的变化;在欠掺杂区,正常态电阻温度关系符合ρ(T)=ρ0+αT-ClnT;而在过掺杂区,对数项消失。本文从替代所引起的晶体结构和载流子特性变化解释了Sr掺杂样品的输运行为和超导特性。     

溶胶-凝胶法制备La1-xSrxMnO3及其电磁性能研究

采用溶胶凝胶法,制备了La_1-xSr_xMnO₃(LSMO)纳米微粉。探究了Sr^₂₊的掺杂量对LSMO晶体结构、磁学性质、电磁特性和微波吸收性能的影响。结果表明,随Sr^₂₊含量的升高,样品的晶格常数和Mn-O-Mn键角增大,平均晶粒尺寸逐渐下降,样品出现从反铁磁性向铁磁性的转变,复介电常数呈先增大后减小的趋势。在2~18GHz内,x=0的样品在厚度为2mm时有最佳吸波效果,反射率小于-10dB对应的有效吸波频段为12.5~18GHz;Sr^₂₊的掺杂可使吸波频段有效的向低频移动,在X波段内,x=0.2的样品在厚度为2.3mm时的有效带宽达2.6GHz,证明LSMO是一种性能优异的介电损耗型吸波材料。     

Ti4+掺杂尖晶石型LiMn2O4的高温循环性能研究

采用沉淀法合成LiMn2-xTixO4(x=0.01,0.02,0.04,0.08,0.12),pH值在10.3~10.4内,搅拌速度350 r/min。采用两次高温烧结,预烧结温度为680℃,保温18h,第二次烧结温度为850℃,保温18h。对产物进行X射线衍射(XRD)测试、扫描电镜(SEM)分析和各项电化学性能测试。结果表明:Ti掺杂后的LiMn2O4的高温循环性能得到较明显地提高,有效抑制了高温循环容量衰减现象;当Ti4+的掺杂量为0.08时,LiMn1.92Ti0.08O4有较好的高温循环性能。     

稀土空位锰氧化物(La(1-x-y)Yy)2/3Ca1/3MnO3的磁热效应

采用固相反应法制备La(1.x)2/3Ca1/3MnO3(x=0.0,0.04)和(La0.7Y0.3)2/3Ca1/3MnO3系列样品,测量不同温度下的磁化强度-磁场曲线,计算样品的磁熵变,研究La空位掺杂和Y3 离子掺杂对磁热效应的影响.结果表明,La空位掺杂(x=0.04)的样品在居里温度附近磁熵变最大值为6.22 J/(kg.K),这比La2/3Ca1/3MnO3磁熵变最大值(6.26 J/(kg.K))稍有降低;而Y3 离子掺杂的样品在温度60 K时和磁场强度2 T下,其磁熵变最大值为0.568 J/(kg.K),并且磁熵变随温度变化有继续增大的趋势.这表明(La0.7Y0.3)2/3Ca1/3MnO3可以作为一定温区的磁致冷材料.     

新型热障涂层陶瓷La2-xGdxWMoO9的制备及其热物理性能研究

采用溶胶-凝胶自蔓延合成工艺,以Gd3+作为掺杂离子,以(NH4)6Mo7O24·4H2O,H40N10O41W12·xH2O及La(NO3)3·6H2O为前驱体原料,合成了La2-xGdxWMoO9系(LGWMO,x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷粉体。通过放电等离子烧结技术(SPS)制备出LGWMO系高致密陶瓷材料,借助XRD、激光热导仪、热膨胀系数测试仪、SEM等分析技术对材料的物相组成、热扩散系数、热膨胀系数、微观形貌等性能进行表征;研究了Gd3+离子掺杂量对LGWMO系材料热导率、热膨胀系数的影响。结果表明:少量Gd3+的掺杂(x<0.1)能降低La2WMoO9陶瓷材料的热导率,但不利于La2WMoO9陶瓷热膨胀系数的提高;在Gd3+掺杂量x=0.1时,La1.9Gd0.1WMoO9陶瓷材料具有最佳的热物理性能:热导率λ=0.65W·m-1·K-1(T=298K);热膨胀系数αL=15.04×10-6K-1(T=1273K)。     

稀土Pr6O11掺杂水平对ZnO-Pr6O11-Co3O4-TiO2压敏电阻材料的微观结构和电学性能的影响

通过传统陶瓷工艺,在1350℃下烧结得到了不同稀土Pr6O11掺杂水平的ZnO-Pr6O11-Co3O4-TiO2压敏电阻材料,研究了Pr6O11掺杂水平对压敏电阻材料微观结构和电学性能的影响。结果表明:随着Pr6O11掺杂水平的变化,样品相组成没有发生变化,样品由ZnO、Pr6O11、Zn2TiO4和PrTiO34种相组成;Pr6O11掺杂既能促进样品烧结致密,还可抑制ZnO晶粒的生长;在Pr6O11掺杂量不超过2.0mol%时,Pr6O11掺杂水平提高可提高样品压敏电压,在Pr6O11掺杂量不超过1.5mol%时,Pr6O11掺杂水平提高可提高样品非线性系数,降低漏电流。     

CuO掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的研究

用传统固相反应法在不同温度下烧结制备了不同含量CuO掺杂的0.45(Ba0.7Ca0.3)TiO3-0.55Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BCZT45)无铅压电陶瓷,研究了CuO掺杂对BCZT45陶瓷微观形貌、相结构、介电和压电性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明所有陶瓷均形成了钙钛矿结构,Cu2+固溶进入BCZT45晶格,Cu2+部分取代Ti4+引起晶格畸变。加入CuO改善了BCZT45陶瓷的烧结性能,降低了烧结温度,使陶瓷在1350℃即可烧结,提高了陶瓷密度。随着CuO含量的增加,陶瓷的介温曲线向低温方向移动。掺杂少量CuO后,BCZT45陶瓷的压电常数增大,随着CuO掺杂量的增加又急剧降低。掺杂CuO含量为0.25mol%的BCZT45陶瓷具有最好的电学性能:压电常数d33=340pC/N,室温介电常数εr=3147,介电损耗tanδ=0.025。