双钙钛矿Sr_2Fe_(1-x)Cr_xMoO_6电子结构与磁学性质的第一性原理研究

利用第一性原理系统计算了Sr2Fe1-x CrxMoO6体系中不同Cr含量(x=0,1/3,0.5和1)所对应Sr2Fe1-xCrxMoO6晶胞结构的电子结构和磁学性质。计算结果表明,体系的晶格常数、总磁矩及Fe离子磁矩由于Cr掺杂而降低,晶格发生畸变,并发现当Cr掺杂含量增加至0.5时自旋向上费米面附近态密度明显增加,超胞呈金属性,但Sr2Fe1-xCrxMoO6(x=0,1/3,0.5和1)仍保持半金属性。得出的计算结果与现有的实验和理论值吻合较好,该结果为其材料的进一步实际应用提供了理论依据。     

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-x)Fe_xO_3钙钛矿的制备和催化性能研究

以La、Sr、Co和Fe的硝酸盐为主要原料,采用溶胶凝胶法合成La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-x)Fe_xO_3钙钛矿(简称LSCF),并用LSCF对汽车尾气碳烟颗粒(Soot)催化性能进行研究。结果表明,钙钛矿呈多孔结构,颗粒为球形,分布均匀;随Fe取代Co的量增加,钙钛矿生成量增加、主晶面的间距增加,Fe取代量为0.4~0.8时,有利于钙钛矿的形成;加入钙钛矿催化剂后,Soot燃烧最大速率温度和完全燃烧温度大幅降低,有效提高了对Soot催化效果。     

TiO_(2-x)N_x薄膜托槽的摩擦性能研究

通过射频磁控溅射法,在不锈钢金属托槽表面制备了不同厚度的TiO2-xNx薄膜。薄膜的晶体结构,表面形貌和表面粗糙度分别通过X射线衍射、扫描电子显微镜和2206型表面粗糙度测量仪分析。通过14FW往复摩擦磨损测试仪考察薄膜托槽体外摩擦性能。结果显示,所制备的纳米TiO2-xNx薄膜为锐钛矿型,结构均匀致密。不同厚度的TiO2-xNx薄膜托槽的动、静摩擦系数不论干燥或湿润条件下均小于对照组。在同一湿性环境下,随薄膜厚度增加TiO2-x Nx薄膜托槽摩擦系数呈递减趋势。TiO2-xNx薄膜托槽表现出了良好的低摩擦性能。     

(Sr_(1-x)Ba_x)_(3-y)SiO_5:y Eu~(2+)橙红色荧光粉的制备与发光性能

采用高温固相法在还原气氛下合成橙红色荧光粉(Sr1-xBa)x3-ySiO5∶y Eu2+,并用X射线衍射仪和荧光分光光度计对合成的样品进行表征。结果表明:合成样品的晶体结构与Sr3SiO5相同,(Sr1-xBa)x3-ySiO5∶y Eu2+的荧光光谱为宽带谱,激发峰发射主峰分别位于365nm和592～609nm。随着Eu2+和Ba2+掺杂浓度的不同,样品的热稳定性和发射峰也发生了相应的变化。最终,并对其机理进行简单讨论。     

(Ag2Se)1-x(Bi2Se3)x的热电性能研究

具有本征低晶格热导率的I-V-VI₂族三元硫属化合物在热电领域引起了广泛关注。AgBiSe₂作为这类化合物中少有的n型半导体, 成为一种有潜力的热电材料。本工作系统研究了AgBiSe₂的热电性能。基于Ag₂Se-Bi₂Se二元相图, 单相的(Ag₂Se)_1-x(Bi₂Se₃)_x的成分在x=0.4~0.62范围可调, 使得该材料载流子浓度具有可调性。结果表明, 通过组分调控获得了较宽范围的载体浓度1.0×10¹⁹~5.7×10¹⁹ cm^-3, 并基于声学声子散射的单一抛物带模型对其电传输性能进行了综合评估。本研究获得的最高载流子浓度接近理论最优值, 在700 K实现了最高ZT值0.5。本研究有助于深入理解AgBiSe₂的传输特性和决定热电性能的基本物理参数。     

(1-x)TiO_2-xTa_2O_5薄膜的光学性能研究

TiO2-Ta2O5薄膜是较新颖的光学薄膜,由均匀混合的两种化合物薄膜材料作为膜料研制而成,本文采用离子辅助蒸发的方法,以不同配比的Ta2O5和TiO2混合物为初始膜料在K9玻璃上制备了TiO2-Ta2O5混合薄膜,并对其光学性能进行研究.实验结果表明,TiO2-Ta2O5薄膜在可见光范围内有较高的透射率,消光系数在10-3～10-4数量级,折射率在1.80～2.07范围内变化(550nm),是理想的光学镀膜材料.随着Ta2O5含量从0增加到20%,光学带隙从3.266eV单调增加到3.417eV,并用Kayanuma提出的模型解释了透射谱中吸收边的漂移现象.     

Sr_6Bi_2O_9的制备及其可见光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Sr(NO_3)_2为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Sr_6Bi_2O_9光催化剂。使用X射线衍射(XRD)、紫外-可见光漫反射(UV-Vis DRS)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等对Sr_6Bi_2O_9催化剂的结构进行了表征。Sr_6Bi_2O_9样品的光催化性能是通过在可见光下(λ≥400nm)光催化降解直接耐酸大红(4BS)溶液来评估。实验结果表明,经过800℃焙烧处理的Sr_6Bi_2O_9光催化剂对模拟印染废水4BS显示出优异的降解性能,60min内对4BS的去除率高达98%。此外,研究了反应条件如有机物初始浓度、Sr_6Bi_2O_9投加量、溶液pH值对催化剂的光催化活性的影响。并进一步通过紫外-可见光谱分析结果验证了光催化剂对4BS的降解机理。     

CaSi氧化物对Sr_(1-x)La_xFe_(11.6-x)Co_xO_(19)六角铁氧体晶粒形貌及磁性能影响研究

基于传统陶瓷工艺制备Sr1-x Lax Fe11.6-x Cox O19样品,重点研究CaSi氧化物对Sr1-x Lax Fe11.6-x Cox O19预烧料晶粒形貌及磁性能的影响。采用XRD、SEM和VSM分析样品的结构特征、微观形貌及磁特性。微观形貌分析的结果表明CaSi氧化物可以有效调控预烧料的晶粒形貌,通过优化CaSi氧化物的含量,能够得到理想的微观形貌及高的Mr/Ms。当掺杂量x=0.2时,加入0.15wt%CaCO3和0.2wt%SiO2的添加剂,饱和磁化强度(σs)和矫顽力(HcJ)比未加入CaSi氧化物时分别提高4.76%和6.2%,样品的Mr/Ms在掺杂范围内均有所提高。     

CuInTe_(2-x)S_x(x=0,0.05,0.1,0.15)固溶体的热电性能

类金刚石结构化合物CuInTe_2作为一种新型的热电材料引起了广泛关注。CuInTe_2在中低温度段热导偏大,限制了其热电性能的提高。本研究合成了CuInTe_(2-x)S_x(x=0,0.05,0.1,0.15)固溶体,XRD和SEM-EDS结果表明所得固溶体均为元素分布均匀的单一物相。同时还发现S和Te元素的固溶有效地引入了点缺陷散射,降低了晶格热导率。通过Callaway模型模拟实验数据发现应力场涨落引起的声子散射是其晶格热导率降低的主要原因,但Te位固溶S引起了电输运性能的降低,若能采用掺杂等方式改善电性能,则其热电性能有望得到进一步优化。     

多元稀土硼化物Ce_(1-x)Nd_xB_6的制备及性能研究

采用固相反应法在真空环境中烧结温度为1 180℃下,成功制备出了单相的多元Ce_(1-x)Nd_xB_6(0≤x≤0.3)硼化物粉末。研究了掺杂元素Nd对Ce_(1-x)Nd_xB_6(0≤x≤0.3)物相、微观结构及光吸收性能的影响规律。XRD结果表明,Nd元素的掺杂没有改变CeB_6的晶体结构,而是替代了Ce原子晶位。光吸收结果表明,随着Nd掺杂量的增加,Ce_(1-x)Nd_xB_6分散液透射光波长从618nm增加至624nm,出现了"红移"现象。磁性测量结果表明,CeB_6反铁磁至顺磁态转变温度为2.36K。     

La_(0.60)Sr_(0.40-x)K_xMnO_3系列材料的磁电阻效应

利用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了多晶类钙钛矿型稀土锰氧化物La0.60Sr0.40-xKxMnO3(x=0.00,0.15,0.20,0.30)。发现K+取代部分Sr2+后,可使样品的居里温度降至室温附近,并且使样品的室温磁电阻比替代前明显增大。在1.8T的磁场下,x=0.30的样品磁电阻峰值为21%,相应的峰值温度为304K。而母体La0.60Sr0.40MnO3的磁电阻峰值仅为6.4%,峰值温度为373K。可见K+离子替代使室温附近样品的庞磁电阻效应有了明显的改善。     

Cu_(2-x)S和Cu_(2-x)Se类液态材料的可控制备与热电性能研究进展

在高速发展的21世纪,随着化石能源的日渐枯竭,人们开始把目光投放到新能源的开发。其中,热电技术的研究和发展受到广泛关注。基于热电材料的热电发电技术能够将热能直接转换为电能,相关器件和系统具有体积小、质量轻、坚固、无传动部件、无噪声运行、安全可靠、易于控制等优点。热电优值(ZT)是评价热电性能的参数,ZT=S~2σT/κ,其中S是泽贝克系数,σ是电导率,T是绝对温度,κ是热导率。当ZT值达到1以上时,说明热电材料达到商业应用的基本要求。近年来,多类性能出色的热电材料被发现并得到深入研究。"声子液体-电子晶体"(PLEC)类材料概念被提出后,就凭借其超低热导率特征而受到了广泛关注。作为典型的PLEC类材料,Cu-S系材料备受关注并得到较为深入的研究,其中以Cu_2S和Cu_2Se为主,它们都是本征p型半导体材料,具有低的热导率。在结构上,两种半导体随着温度的升高,都会发生结构相变,其中,723 K的α-Cu_2S和400 K的β-Cu_2Se为立方相,具有很低的热导率。在α-Cu_2S中,Cu离子在S原子组成的刚性亚点阵中具有类液体的迁移行为,成为液态亚点阵。液态亚点阵对格波声子的横向传输具有很强的扰动,减少了热传导的横模数目,导致定容比热、声子平均速率和声子平均自由程的减小,使Cu_2S具有很低的热导率。在制备方法上,Cu_(2-x)S和Cu_(2-x)Se均可采用纳米材料常见的合成方法——水热法和前驱体法,这两种合成方法均具有操作简单、成本低、粒径小和可灵活调控的优点。掺杂、复合是改善Cu_(2-x)S和Cu_(2-x)Se性能的常见手段,通过这两种方法改善其电导率或者改变其结构能够得到更低的热导率,从而获得更好的热电性能。如通过在S位上掺杂Te形成Cu_2S_(0. 52)Te_(0. 48),此化合物为纳米级马赛克结构,在1 000 K时,其ZT值达到2. 1。在Se位上掺杂S形成Cu_2Se_(0. 8)S_(0. 2),不仅能降低声子的散射速度,还能引入额外的点缺陷散射声子,进一步降低复合块体的热导率,在950 K时,ZT值达到1. 65。本文以PLEC类材料中的Cu_2S和Cu_2Se热电材料为主要对象,简要介绍其结构和性能,概述其常见的制备方法和最近提出的新型合成方法,综述其性能的改善方法及最新研究进展。     

Ag/TiO_(2-x)N_x纳米管的光电催化性能

在0.5wt%NaF+1mol/L Na2SO4溶液中,20V电压下,通过阳极氧化的方法,在纯Ti片表面制备出与基底垂直、排列整齐有序的TiO2纳米管,将制得的TiO2纳米管在500℃、氨气的气氛下退火2h,然后,在0.5mol/L AgNO3溶液中用12W的紫外灯照射24h,制备出Ag/TiO2-xNx纳米管,并用XRD,SEM和XPS进行表征.实验结果显示,在紫外光下,Ag/TiO2-xNx纳米管的光电催化降解效率比TiO2纳米管的光电催化降解效率提高了39.68%;在可见光下,Ag/TiO2-xNx纳米管的光电催化降解效率比TiO2-xNx纳米管可见光光电催化的降解效率提高了12%.可见光光电催化16h后,初始浓度为10×10-6mol/L的亚甲基蓝降解率达到50.53%.     

双钙钛矿氧化物La_(2-x)Sr_xNiMnO_6(x=0,0.15)的电磁特性研究

采用固相反应法制备了双钙钛矿锰氧化物La_(2-x)Sr_xNiMnO_6(x=0, 0.15)样品。XRD测试结果表明,两个样品成相良好,属于钙钛矿晶体结构;通过磁化强度随温度变化曲线(M-T)可判定Sr掺杂导致样品铁磁性减弱,反铁磁性增强,等温磁化曲线(M-H)可进一步证实这一结论;两个样品的磁滞回线、2K下的磁滞回线的放大图和拉曼光谱测试结果可以共同说明Sr的掺杂使得系统反位无序度和反位缺陷增大、反位无序之间的反铁磁耦合增强、反铁磁性反相边界增加;同时χ~(-1)-T曲线在居里温度附近向上背离居里-外斯定律情况有减弱的趋势,用反位缺陷与反铁磁耦合强度之间相对强弱关系的变化可以解释这一现象;掺Sr之后,LSNMO系统的FCC和FCW曲线不重合是一级相变的典型特征,用重标定曲线和Arrott曲线可以进一步证实这一现象;同时两样品的电阻率随温度变化结果表明La_(1.85)Sr_(0.15)NiMnO_6的金属-绝缘体转变温度降低、在0和2T下测得的电阻率之间的差值增大。     

双钙钛矿氧化物Pr(2-x)Tbx CoMnO6(x=0.00,0.05,0.10)的磁性研究

利用传统高温固相反应法制备了钙钛矿钴氧化物Pr_(2-x)Tb_xCoMnO_6(x=0.00,0.05,0.10)系列多晶样品,通过样品的XRD谱线、磁化强度随温度、外加磁场的变化曲线(M-T、M-H)等对样品的晶体结构和磁性进行了研究.结果表明:系列样品Pr_(2-x)Tb_xCoMnO_6(x=0.00,0.05,0.10)呈现良好的单相性,空间点群为P2_1/n;由于Co~(2+)与Mn~(4+)之间的铁磁超交换相互作用和少量无序的Co~(3+)与Mn~(3+)之间的铁磁超交换相互作用,3个样品均出现两个铁磁转变点(T_(C1)和T_(C2)),观察到系列样品存在类Griffiths相,温度TT_G则为纯顺磁态;在T_(C2)-T_G之间属于顺磁-铁磁共存状态;在低温区(TT_N时),铁磁态与反铁磁态相互竞争,出现了自旋团簇玻璃行为;随着Tb的掺杂,T_(C1)、T_(C2)、T_N和T_G均下降。在测量温区内,随着温度的降低,3个样品均先后经历了纯顺磁态、顺磁-铁磁共存态、铁磁-反铁磁相互竞争的过程。     

掺氮TiO_(2-x)N_x薄膜托槽的制备及其性能研究

利用射频磁控溅射制备了氮掺杂TiO2-xNx薄膜托槽,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段表征了托槽表面薄膜的结构、形貌,并通过原子力显微镜(AFM)、多功能材料表面试验仪等研究了TiO2-xNx薄膜与基底托槽的附着力、TiO2-xNx薄膜托槽的表面粗糙度以及表面摩擦系数。结果表明制备的托槽表面为均一的锐钛矿相结构TiO2-xNx薄膜,晶粒粒径为30nm,纳米TiO2-xNx薄膜托槽表面致密、平整,薄膜与托槽衬底结合紧密、附着性好,托槽表面粗糙度降低,摩擦系数变小,改善了托槽表面性能,为抗菌性研究奠定了基础。     

双钙钛矿型氧化物(Sr_(2-3x)La_(2x)Ca_x)FeMoO_6的电输运性质

分别用固相烧结法和溶胶-凝胶法制备了A位双掺杂的双钙钛矿型氧化物(Sr2-3xLa2xCax)Fe-MoO6。XRD显示所有样品均为多晶单相,随掺杂量增加,样品空间群在x=0.2处转变,由I4/m群转变为Fm3-m群。四探针法对电输运性质的表征表明,样品电阻率随反位缺陷程度的加剧而增加,随平均晶粒尺寸的增大而减小,定量掺杂以限制化合物相结构、完善制备工艺以优化晶界条件,能有效控制材料的电导性质。     

固体氧化物燃料电池阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)(x=0.8、0.7,Me=Cu、Ni、Mn)系列阴极材料,通过热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、直流四探针法对材料的结构与性能进行研究。XRD研究结果表明,不同成分的干凝胶在1000℃煅烧时,全部形成钙钛矿相,并且不同成分的阴极材料与电解质SDC在煅烧的过程中未发生反应,具有良好的化学稳定性。采用直流四电极法测试了阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)系列的电导率,结果表明,在测试温度400～800℃条件下,阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)系列具有较高的电导率,其中La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)样品具有最高的电导率,在800℃时电导率达到了691.71S/cm。     

还原气氛和激活剂浓度对Sr_(3-x)SiO_5∶xEu荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法制备了Sr3-xSiO5∶xEu荧光粉,研究了不同还原气氛对该荧光粉的物相结构、发光性能和颗粒形貌的影响。结果表明,不同还原气氛下制得的荧光粉样品的物相结构与Sr3SiO5基本一致,但都含有Sr2SiO4中间相;还原气氛中氢气比例越高,样品发光强度越高,而且样品颗粒越大。此外,Eu2+离子浓度在1%~9%(摩尔百分数,下同)之间变化,发射光谱峰值从575nm红移到588nm。Eu2+离子浓度为5%时,发光强度最大,达到123.5(Eu2+离子浓度为1%时发光强度为100)。     

蓝色荧光粉Sr_(2-x)B_5O_9Cl:xEu~(2+)的合成及Tb~(3+)掺杂的影响

采用高温固相法在还原气氛下合成了Sr2-xB5O9Cl:xEu2+蓝色荧光粉,为四方晶系结构。Sr2-xB5O9Cl:xEu2+的激发光谱为一强而宽的谱带组成,发射光谱是位于439nm附近的宽带发射。研究了Sr2-xB5O9Cl:xEu2+荧光粉的最佳合成温度以及Eu2+及Tb3+的浓度对样品发光性能的影响。结果表明:温度为850℃、Eu2+和Tb3+的掺杂浓度分别为8%和4%时,Sr2-xB5O9Cl:xEu2+发光粉的发光强度最好。Sr2-xB5O9Cl:xEu2+中Eu2+发光中心的浓度猝灭主要是由于电四极-电四极相互作用引起的。