Ce0.8Nd0.2-xPrxO1.9固溶体的Raman光谱与阻抗谱

用溶胶-凝胶法合成了氧化铈稀土双掺杂Ce0.8Nd0.2-xPrxO1.9(x=0,0.10,0.15)固溶体。用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD),Raman光谱和交流阻抗谱研究了固溶体的结构和导电性。XRD结果表明:经800℃焙烧所有的样品都形成了单相立方萤石结构,平均晶粒尺寸为22～32nm。X射线光电子能谱结果表明:样品中镨离子以混合价态(Pr3+和Pr4+)存在。Raman谱结果表明:Ce0.8Nd0.2-xPrxO1.9具有氧缺位的立方萤石结构,Pr离子的掺杂有利于氧缺位增加。阻抗谱表明:稀土双掺杂Ce0.8Nd0.2-xPrxO1.9(x=0.10,0.15)的电导率高于稀土单掺样品Ce0.8Nd0.2O1.9的,Ce0.8Nd0.05Pr0.15O1.9的电导率最大,在600℃时的电导率为2.63×10-2S/cm,导电活化能Ea=0.40eV(600～800℃),Ea=0.62eV(400～600℃),与Ce0.8Nd0.05Pr0.15O1.9材料内部更多的氧离子缺位和小极化子电子导电相关。     

Pr的掺杂对固溶体Ce_(4.5)Gd_(1.5)MoO_(15-δ)电性能的影响

在固溶体Ce4.5 Gd1.5MoO15-δ体系中的Ce位引入少量Pr得新氧化物Ce4.5 Gd1.5-xPrxMoO15-δ(x=0.15).通过X射线粉末衍射(XRD)对氧化物结构进行分析,交流阻抗谱潮试电性能,讨论掺杂少量Pr对Ce4.5 Gd1.5 MoO15-δ电性能的影响.结果表明,少量Pr2的掺杂可降低晶界电阻,增加离子扩散通道,降低体系的总电导激活能和晶界电导激活能.提高氧化物的总电导率和晶界电导率.600℃时掺Pr材料的晶界电导牟为1.04×10-1 s/cm,高于未掺Pr材料的晶界电导率(5.27×10-4D/cm)约1倍.     

Nd^(3+)掺Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9压电陶瓷的结构与性能EI北大核心CSCD

采用固相法制备Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5–x)Nd_xNb_2O_9(NKBN–xNd^(3+),0≤x≤0.40,x为摩尔分数)铋层状无铅压电陶瓷,研究了不同Nd^(3+)掺杂量对NKBN–x Nd陶瓷显微结构、电学性能的影响及NKBN–0.20Nd^(3+)陶瓷高温下的电导行为。结果表明:所有样品均为单一的铋层状结构;当Nd^(3+)的掺杂量x为0.02时,样品的晶粒尺寸减小并趋于均匀,致密度提高;适量的Nd^(3+)掺杂能降低样品的介电损耗,提高NKBN陶瓷的压电常数d33。NKBN–0.20Nd^(3+)陶瓷样品的电学性能最佳:压电常数d_(33)=24 p C/N,机械品质因数Q_m=2 449,tanδ=0.40%,2P_r=1.11μC/cm^2。NKBN–0.20Nd^(3+)样品的阻抗谱表明:在高温区域陶瓷的晶粒对电传导起主要作用,当温度高于600℃时,样品主要表现为本征电导,NKBN–0.20Nd^(3+)和NKBN的电导活化能分别为1.85和1.64 e V。     

掺杂Sm~(3+)对Ce_(0.84)Y_(0.16)O_(2-δ)固体电解质材料性能的影响(英文)

采用固相反应法合成不同含量Sm3+的CeO2基粉料Ce0.84Y0.16-xSmxO2-δ(x=0,0.02,0.04和0.06)并在1600℃烧成制备了电解质材料。采用X射线衍射,膨胀测量法和交流阻抗谱测试电解质材料的晶体结构、热膨胀和离子电导率。结果表明:所有电解质材料样品均为单一的萤石结构。在400～800℃范围内,与单掺杂Y3+的样品相比,Sm3+和Y3+共掺的样品Ce0.84Y0.16-xSmxO2-δ(x=0.02,0.04和0.06)都显示了较高的离子电导率。当x=0.02时,样品的离子电导值达到最大值。同时还发现所有样品的热膨胀均随温度的升高而线性增长。     

Nd~(3+)掺Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9压电陶瓷的结构与性能

采用固相法制备Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5–x)Nd_xNb_2O_9(NKBN–xNd~(3+),0≤x≤0.40,x为摩尔分数)铋层状无铅压电陶瓷,研究了不同Nd~(3+)掺杂量对NKBN–x Nd陶瓷显微结构、电学性能的影响及NKBN–0.20Nd~(3+)陶瓷高温下的电导行为。结果表明:所有样品均为单一的铋层状结构;当Nd~(3+)的掺杂量x为0.02时,样品的晶粒尺寸减小并趋于均匀,致密度提高;适量的Nd~(3+)掺杂能降低样品的介电损耗,提高NKBN陶瓷的压电常数d33。NKBN–0.20Nd~(3+)陶瓷样品的电学性能最佳:压电常数d_(33)=24 p C/N,机械品质因数Q_m=2 449,tanδ=0.40%,2P_r=1.11μC/cm~2。NKBN–0.20Nd~(3+)样品的阻抗谱表明:在高温区域陶瓷的晶粒对电传导起主要作用,当温度高于600℃时,样品主要表现为本征电导,NKBN–0.20Nd~(3+)和NKBN的电导活化能分别为1.85和1.64 e V。     

Ce掺杂CaBi_8Ti_7O_(27)共生铋层状铁电陶瓷的结构与电学性能

采用固相法制备了CaBi_8Ti_7O_(27–x) Ce(CBT–BIT–x Ce,x=0.00,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)共生铋层状结构陶瓷。利用X射线衍射、高分辨率透射电子显微镜、Raman光谱、介电谱、阻抗谱对其结构和电学性能进行表征。Ce主要是以Ce~(3+)的形式占据类钙钛矿层的A位,也存在少量Ce~(4+)进入B位。Ce掺杂导致陶瓷晶格畸变增加从而提升了Curie温度。在高温区域陶瓷的晶粒对电传导起主要作用,Ce掺杂使陶瓷电导活化能增加是因为氧空位浓度的减少,进而导致介电损耗tanδ减小和压电常数d_(33)的提升。CBT–BIT–0.06Ce陶瓷样品具有最佳电性能:T_c=746℃,d_(33)=22 pC/N,tanδ=0.40%。     

Co掺杂对Ce0．85Y0.15O2-δ固体电解质材料性能的影响

采用固相反应法合成并在不同温度下烧结Ce0.85Y0.15-xCoxO2-δ(x=0、0.01、0.03和0.05)固体电解质材料,着重研究Co掺杂量对试样的体积密度和离子电导率的影响.采用X射线衍射(XRD)分析烧结后试样的晶体结构,Archimedes法测定烧结试样密度,电化学阻抗谱测量试样的离子电导率.结果表明:试样Ce0.85Y0.15-xCoxO2-δ(x=0、0.01、0.03和0.05)1 400℃烧结后均呈单一的立方萤石结构相,掺杂Co可以有效提高试样的体积密度,促进试样烧结.此外,一定量的Co还可以增加试样的离子电导率,相同烧结条件下试样Ce0.85Y0.14Co0.01O2-δ呈现出最高的离子电导率,1 450℃烧结,其离子电导率在800℃时达到0.083 1 s/cm.     

反向滴定共沉淀法合成新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料La0.7Sr0.3-xCaxCo1-yFeyO3-δ

以氢氧化钠和碳酸钠混合碱为沉淀剂,金属硝酸盐为原料,共沉淀法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La0.7Sr0.3-xCaxCo1-yFeyO3-δ(简称:LSCCF,x=0.05、0.10、0.15、0.20;y=0.10、0.20、0.40)的前躯体.讨论了共沉淀的最佳pH值范围以及加料顺序,TG-DSC研究了LSCCF粉料的形成过程,XRD和SEM对其前驱体在600℃,800℃,1000℃煅烧4h后的晶体结构和粒度形貌进行了研究和表征;并通过与固相合成LSCCF的条件比较可知:pH值在9.1～9.5范围内,反向滴定共沉淀法得到的前驱体在800℃煅烧4h可以合成出纯度高、组份均匀的单一钙钛矿相的LSCCF粉料.使用直流四极探针法在空气气氛下研究不同烧结温度下LSCCF样品从100℃到800℃时的电导率发现:电导率随着烧结温度的升高在增大;随着x从0.05到0.20以及y从0.10到0.40,1200℃烧结3h后样品的电导率却在减少;当x=0.10或0.15时,Ca2+和Sr2+掺杂对电导率产生"混合"效应,致使其值基本相等.且在500～800℃范围所有样品的电导率都超过了100S/cm.合成的阴极材料LSCCF与电解质Ce0.8Sm0.2O2两者间有良好的相容性.     

固体氧化物燃料电池电解质材料 Ce0.8Sm0.2-xCuxO1.9-δ的制备与性能研究

以硝酸铈、硝酸铜、硝酸钐为原料,柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法制备了固体氧化物燃料电池(SOFCs)电解质材料Ce0.8 Sm0.2-x Cux O1.9-δ(x=0、0.02、0.04、0.08、0.12、0.16、0.20),并通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、交流阻抗(AC)等技术对样品进行了分析表征.结果表明,采用溶胶-凝胶法经600℃煅烧所得粉体呈现出单相的立方萤石结构,超细粉体Ce0.8 Sm0.2-x Cux O1.9-δ具有较高的烧结活性.经1500℃烧结3 h后得到的Ce0.8 Sm0.2-x Cux O1.9-δ系列电解质陶瓷,其相对密度均大于95％.电化学性能研究表明,Sm、Cu双掺杂可以提高CeO2基电解质的性能.其中,Ce0.8 Sm0.18 Cu0.02 O1.89电导率最大,在800℃时达到0.06 S/cm,活化能为0.33 eV.     

La_(0.8–x)Ba_xSr_(0.2)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3–δ)阴极材料的结构与性能

采用溶胶–凝胶法制备了La0.8–xBaxSr0.2Co0.8Fe0.2O3–δ(LBSCF)阴极粉体。对LBSCF的晶体结构、材料表面的化学状态、烧结体的断面微结构及电导率进行了表征。用交流阻抗谱法在550~700℃范围测试了LBSCF-30%SDC(Sm0.2Ce0.8O1.9)复合阴极的电化学性能。结果表明:LBSCF粉体主晶相为六方晶系钙钛矿结构,存在少量的第二相。XPS结果显示,Ba2+掺杂不影响A位离子(La3+、Ba2+、Sr2+)的价态,但对B位离子的价态有不同的影响:x=0.10的样品中,钴离子以Co3+和Co4+混合价态存在,其余样品中以低氧化态(Co3+和Co2+混合价)或Co3+价存在;铁离子以高氧化态(Fe3+和Fe4+)存在。在500~700℃空气气氛中,LBSCF的电导率均超过700 S/cm,在同一温度下,电导率随着Ba2+掺杂量的增加而增大。x=0.20的样品在500℃时,电导率最大可达1.59×103 S/cm。随着Ba2+含量增加,极化电阻减小,x=0.20时,复合阴极LBSCF-30%SDC的极化电阻最小,700℃时的极化电阻为0.20?·cm2。     

铈离子掺杂镍基铁氧体的制备及其吸波性能

采用溶胶-凝胶法制备Ce3+掺杂镍基复合铁氧体NiCexFe2-xO4(x=0.02、0.04、0.06、0.08、0.10)粉体.用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪表征粉体的结构及电磁性能.结果表明:Ce3+掺杂量x≤0.06时,得到的粉体为纯净的尖晶石型铁氧体.在室温条件下,不同Ce3+掺杂量下得到的粉体均具有超顺磁性;当x=0.06时,粉体最大比饱和磁化强度为59.47 A·m2/kg.复介电常数实部ε'在x＝0.08时最大,在x=0.04时最小,其虚部ε”在x＝0.06时最大,在x＝0.10时最小.Ce3+掺杂量的变化对样品复磁导率实部μ’影响不大,在2～6 GHz频率范围内,随Ce3+掺杂量增大,样品的复磁导率虚部μ”先增大后减小,x＝0.06时最大,x=0.10时最小.对掺杂前后样品的阻抗匹配和吸波性能进行了分析,掺杂后的匹配厚度降低了1.52 mm,最小反射率降低了11.16dB,反射率小于-10dB时频带宽度增加了1.80GHz.Ce3+掺杂量x=0.06时可有效改善镍铁氧体的电磁波吸收性能.     

Ce掺杂Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9-0.4wt%Cr_2O_3高温无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9-0.4wt%Cr2O3-xwt%CeO2(x=0.00~1.00)高温无铅压电陶瓷,研究了Ce掺杂对该系列陶瓷微观结构及电性能的影响。结果表明所有样品均为单一的铋层状结构陶瓷,适量的Ce掺杂明显改善了陶瓷的压电与铁电性能,降低了陶瓷的电导率和介电损耗。当掺杂量x=0.50时,样品具有最佳性能:d33=27 pC/N,tanδ=0.09%,kp=7.97%,Qm=2637,Tc=656℃,Ec=46 kV/cm和Pr=4.4μC/cm2,表明该材料在高温领域内具有良好的应用前景。     

微量Ag掺杂对La_(0.6)Sr_(0.15)Na_(0.1)□_(0.15)MnO_3材料性质的影响

本文选用了La_(0.6)Sr_(0.15)Na_(0.1)□_(0.15)MnO_3(□为空位)为母体,用溶胶-凝胶方法制备了多晶样品Ag_(x-δ~-)La_(0.6)Sr_(0.15)Na_(0.1)Ag_δ□_(0.15-δ)MnO_3(x=0.00,0.016,0.04,0.1)。当x≥0.04时,其X光衍射谱上观察到了面心立方结构金属Ag相;掺杂样品的居里温度比未掺杂样品的要高,而且,随掺杂比例的增大而降低;掺杂样品在未加外磁场时的电阻率比未掺杂的要高,并随掺杂比例的增大而增大;当x=0.04时,MR在一个相当宽的温区内(207～286K)基本保持不变,即MR=(5.08±0.20)%,在一定程度上改善了母体样品MR的温度稳定性。     

YBa_(1-x)Ca_xCo_2O_(5+δ)(x=0,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3)体系的制备和物性研究

用溶胶凝胶法制备了钙钛矿钴氧化物YBa1-xCaxCo2O5+δ(x=0,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3),系统研究了材料的热膨胀性能和电输运性质.结果表明,热膨胀系数随着Ca的掺杂量x的增加而减小,x=0.30掺杂样品在400℃-800℃温区内具有最小的平均热膨胀系数约为12.34×10-6K-1;掺杂样品在中低温下的电输运机制符合小极化子模型,x=0.30掺杂样品也具有较高的电导率约为126Scm-1,在800℃时的热膨胀系数与固体电解质YSZ最相近.     

溶胶凝胶法制备Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Ca_xO_(2-δ)电解质材料及其性能

采用溶胶-凝胶法制备出Ce0.8Y0.2-x Cax O2-δ(0.02≤x≤0.10)系列电解质材料。通过红外、热重、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、交流阻抗和热膨胀系数测试对试样进行分析。结果表明:采用溶胶-凝胶法经600℃煅烧所得粉体形成了单相立方萤石结构,平均晶粒尺寸在5~10nm之间;Ce0.8Y0.2-x Cax O2-δ超细粉体具有较高的烧结活性,在1 400℃烧结得到的Ce0.8Y0.2-x Cax O2-δ系列电解质陶瓷的相对密度均大于96%。在该系列材料中,Ce0.8Y0.1Ca0.1O1.85具有良好的离子导电率、较低的电导活化能和适中的热膨胀性能。它在800℃时的离子电导率为0.041S/cm,电导活化能为0.81eV,热膨胀系数为13.5×10-6 K-1(常温~800℃)。     

中温固体氧化物燃料电池Gd1-xSrxCoO3-δ系阴极材料的制备及性能测试

采用甘氨酸-硝酸盐法(the glycine-niwate process,GNP)合成了新型中温固体氧化物燃料电池(intermediate temperature solid oxide fuel cell,IT-SOFC)阴极材料Gd1-xSrxCoO3-δ(x=0～0.5),所合成的初始粉体在800℃下煅烧12h后均形成了钙钛矿结构的单相固溶体.对该体系材料的电导率、界面阻抗进行了系统的研究后发现,Gd0.8Sr0.2CoO3-δ的电导率在600℃时达到了559 S/cm,CJd0.8Sr0.2CoO3-δ与Ce0.8Gd0.2O1.9(GDC)在600℃和700℃ 的界面阻抗分别为0.34 Ω·cm2和0.11 Ω·cm2,活化能为仪98.4 kJ/mol,预示其可以作为IT-SOFC较为理想的阴极备选材料.此外,通过调整Gd0.8Sr0.2CoO3-δ与GDC的比例可以制备出热膨胀系数与GDC电解质匹配、性能良好的Gd0.8Sr0.2CoO3-δ、GDC复合阴极材料.     

新型储氧、储氮材料——Ba掺杂的CeO2-ZrO2固溶体

利用"超声膜扩散法"制备了系列Ba掺杂的CeO2-ZrO2固溶体,研究了Ba掺杂对CeO2-ZrO2固溶体的热稳定性和储放氧能力的影响,并测量了Ba掺杂CeO2-ZrO2固溶体材料的储存Nox性能.结果表明,随着Ba含量的增加,固溶体的储氧量先增加后降低,在Ce0.5Zr0.5O2·xBaO系列固溶体中,当x=0.16时,样品储氧量达到最大,新鲜样品的储氧量可达到745 μmol·g-1,样品的NO储量随含Ba量的增加而线性增加.     

Bi2Cu0.1-xWxV0.9O5.35-δ的结构和氧离子导电性能

用乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid,EDTA)-柠橡酸溶胶-凝胶法制备出具有单一Aurivillius结构的Bi2Cu0.1-xWxV0.9O5.35-δ(x=0,0.02,0.05,0.08)陶瓷.用X射线衍射、扫描电镜、差热分析、交流阻抗谱法等方法研究了陶瓷样品的晶体结构、显微结构和氧离子导电性能.结果表明:钨离子含量对陶瓷样品的晶体结构有明显的影响,但对显微结构的影响不显著.在室温下,x≤0.05时,陶瓷样品为四方结构,x=0.08的陶瓷样品转变为正交结构.钨离子含量对室温下为四方结构的陶瓷样品(x≤0.05)的γ'-γ相变动力学过程有显著影响.x≤0.05时,增加钨离子的含量可以提高陶瓷样品的氧离子电导率,x=0.05的陶瓷样品在600 ℃时的氧离子电导率达到0.14S/cm.     

Li_(1+x)Ge_(2-x)Cr_xP_3O(12)系统的相关系与电导

研究了Li_(1+x)Ge_(2-x)Cr_xP_3O_(12)系统的相组成与电导的关系。用Cr~(3+)置换LiGe_2P_3O_(12)中的Ge~(4+)在00.5时出现未知相。用少量Cr~(3+)取代Ge~(4+)后电导率即骤增,在固溶体范围内电导率随x值的增大而升高,在0.2≤x≤0.6区间都有较高的电导率。Lj_(1.3)Ge_(1.7)Cr_(0.3)P_3C在35℃、300℃、450℃时的电导串分别为2.9×10~(-5)、1.1×10~(-2)、4.6×10~(-2)(S/cm),电导活化能为0.37eV,电子迁移数在10~(-5)数量级。     

K/Ce离子共掺对Na_(0.5)Bi_(2.5)Ta_(2)O_(9)陶瓷的结构与电学性能影响EI北大核心CSCD

采用传统固相法制备(NaBi)_(0.5-x)(KCe)xBi2Ta_(2)O_(9)(NBTO-x,0≤x≤0.15)无铅压电陶瓷,研究K/Ce离子含量对NBTO陶瓷结构和电学性能的影响.结果表明:所有陶瓷样品均生成了m=2的铋层状结构化合物,且未发现其他明显杂峰;随着K/Ce离子含量的增加,样品的Curie温度T_(C)逐渐降低;K/Ce离子掺杂提高了样品的压电性能,压电常数d_(33)随掺杂量提高呈现出先升高后降低趋势,当x=0.075时,样品的综合性能达到最佳:d_(33)=19.0 pC/N,Curie温度T_(C)=735℃,介电损耗tanδ=0.137%,体积密度ρ=9.113 g·cm^(-3);NBTO(x=0.075)陶瓷在600℃退火2 h,其d_(33)仍高达17.8 pC/N,约为初始值(d_(33)=19.0 pC/N)的93.7%,表现出良好的温度稳定性.