微波低温烧结快速制备Na1+xZr2-xFex(PO4)3陶瓷固态电解质

根据NaZr_2(PO_4)_3(简称NZP)的晶体结构特征和电荷补偿机理,通过掺入Fe~(3+)对NZP固态电解质进行改性,采用微波烧结工艺在950℃保温1.5 h制备了Na_(1+x)Zr_(2-x)Fe_x(PO_4)_3(x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)陶瓷电解质,系统研究了Fe~(3+)掺入量对电解质的物相组成、微观形貌、相对密度以及离子电导率的影响规律。研究结果发现,利用微波烧结工艺,经950℃处理1.5 h后,成功制备出单相、致密的Na_(1+x)Zr_(2-x)Fe_x(PO_4)_3陶瓷电解质,与传统固相烧结相比,极大降低了烧结温度、缩短了制备周期。且随着Fe~(3+)掺入量的增加,样品的相对密度增大,最大为93.8%。阻抗测试结果表明,Fe~(3+)的掺入可提高样品的离子电导率,当Fe~(3+)掺量为0.3～0.4,室温离子电导率约为6.5×10~(-6) S/cm,高温(573 K)下离子电导率达到1.56×10~(-3) S/cm。     

Na_3Hf_(2-x)TixSi_2PO_(12)系统快离子导体的研究

以 Na_3PO_4、HfO_2、SiO_2为主要原料,铂舟为反应器皿,在900～1200℃的高温下,加热数小时至20h(少数样品达40h),合成了一系列合成物。多数反应在1100～1150℃进行。x=0～0.5的合成物为 NASICON和 HfO_2的二相区。x=0.6～1.0时为 NASICON 单纯相。x>1.0开始出现玻璃态。系统合成物的电导性测定结果发现除母体以外最好的是 x=0.6的合成物。其电导率在400℃时为2.76×10~(-2)(Ω·cm)~(-1)。它的活化能在200～400℃温区里为25.5kJ/mol。     

镁离子电池固体电解质MgZrNi_(1.5)(PO_4)_3的实验研究

镁离子电池发展到现在,能够适合其多次充放电的稳定结构液相电解质至今没突破,使镁离子电池的发展应用严重受限~([1-2])。如有优良的固体电解质~([2-3])取代受限的液相电解质,镁离子电池的发展将上升一个维度。本实验的研究是通过溶胶-凝胶法合成镁离子电池固体电解质MgZrNi_(1.5)(PO_4)_3,用Ni~(2+)取代原有固体电解质MgZrNi_(1.5)(PO_4)_3中一部分Zr~(4+),通过加入镍离子加大原有固体电解质的电导率,同时能加大电解质原有容量。通过实验证明,经过溶胶-凝胶法并进行离子取代,制备出的镁离子电池固体电解质电导率较原有固体电解质有较大提高,810℃温度下合成后的样品,电导率达到6.2×10~(-6) S/cm,比未经离子取代的固体电解质Mg_(0.5)Zr_2(PO_4)_3~([2]),电导率提高明显,为今后镁离子电池固体电解质的发展提供了重要参考。     

共沉淀法制备NASICON型Mg_(0.5)Zr_2(PO_4)_3镁离子固态电解质

以硝酸镁(Mg(NO_3)_2·4H_2O)、醋酸锆(Zr(CH_3COOH)_2)、磷酸氢二铵((NH_4)_2HPO_4)为原料,采用共沉淀法制备得到了纯相的NASICON型Mg_(0.5)Zr_2(PO_4)_3固态电解质材料,并通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),电化学交流阻抗(EIS)对Mg_(0.5)Zr_2(PO_4)_3固态电解质样品进行了表征。结果表明,采用无压烧结在750℃烧结制备得到的Mg_(0.5)Zr_2(PO_4)_3固体电解质致密度最高,达到理论密度的90%,室温总电导率达到最大,为4.67×10~(-6) S/cm,此时,样品的激活能最小为0.098eV。研究表明Mg_(0.5)Zr_2(PO_4)_3是较有前途的镁离子导电材料,对以后全固态镁离子电池的研发工作具有重要意义。     

锑掺杂二氧化锡薄膜的导电机理及其理论电导率

归纳总结了锑掺杂二气化锡(ATO)的导电机理,晶格的氧缺位、5价Sb杂质在SnO_2禁带形成施主能级并向导带提供n-型载流于是ATO导电的两种主要机理。从材料的电导率公式出发,定性分析了二氧化锡中掺杂锑的含量存在理论最佳值,根据已有模型计算证明了锑掺杂二氧化锡电导率存在理论上限。掺杂二氧化锡中锑的最佳理论含量为1.49％(质量分数),锑掺杂二氧化锡理论电导率最高为0.2×10~4(Ω·cm)~(-1),氧空位对ATO电导率的贡献为0.1392×10~4(n·cm)~(-1),大于掺杂电子对ATO电导率的贡献(0.061×10~4(Ω·cm)~(-1))。     

Li_2O-B_2O_3-V_2O_5 系玻璃的形成、结构与离子导电性

本工作确定了 Li_2O-B_2O_3-V_2O_5系玻璃的形成区,测量了玻璃的电导率、光吸收、ESR 和 Raman 谱、密度及超声速。结果表明:所研究玻璃的电导主要是离子性的;V_2O_5与 B_2O_3对于形成 Li~+导电玻璃是有利的;玻璃中主要结构单元为[VO_3]_n~(n-)和一些硼酸盐基团。得到了300℃时电导率为2.5×10~(-3)(Ω·cm)~(-1)的玻璃。     

快离子导体Na2＋xZr2—xYbxSiP2O12系统的研究

以高温固相反应制备了 Na_(2 x)Zr_(2-x)Yb_xSiP_2O_(12)系统的合成物,确定了它们的相组成以及 Nasicon 单纯相的范围。计算了系统合成物的晶胞参数,测定了它们从室温至400℃的电导率。x=1.5的合成物具有最好的导电性,在300℃时其电导率为3.65×10~(-2)(Ω·cm)(-1),在200～400℃温区内其活化能为26.36 kJ/mol。     

过渡金属氮化物防扩散阻挡薄膜研究

用“S”枪磁控反应溅射制备TiN、ZrN和三元化合物(Ti、Zr)N薄膜。这些薄膜的电阻率在40～190μΩ·cm范围。它们与n~+型硅的接触电阻在10~(-3)～10~(-6)Ω·cm~2量级;与P型硅的接触电阻为10~(-3)Ω·cm~2量级。与n型硅形成的肖特基势垒高度为0.39V。TEM分析显示三种氮化物薄膜均为多晶结构。RBS、SAM和XRD的分析都表明TiN和ZrN薄膜作为防止铝/硅互扩散阻挡层所能承受的最高温度是600℃,(Ti、Zr)N为550℃。     

Zn蒙脱石固体电解质和二次Zn/V_6O_(13)电池

Zn 蒙脱石固体电解质在环境湿度(P/P_0=0.6—0.7)和25℃温度下,其交、直流电导率分别测得为10~(-4)(Ωcm)~(-1)和4.0×10~(-5)(Ωcm)~(-1),电子电导率为10~(-7)(Ωcm)~(-1),表明 Zn 蒙脱石是好的 Zn~(2+)离子导体。图1是 Zn 蒙脱石固体电解质实测的交、直流电导率与温度的关系(阿仑纽斯关     

水热-溶胶-凝胶法制备钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3/C及其性能研究

分别采用溶胶凝胶法和水热-溶胶-凝胶法合成了钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3/C。用XRD、SEM、恒流充放电等对样品进行了表征。研究表明,两种方法合成的Na_3V_2(PO_4)_3/C样品均为纯相,呈多孔状结构,采用水热-溶胶-凝胶法制备出的Na_3V_2(PO_4)_3/C样品颗粒尺寸更小,更有利于钠离子脱嵌,有利于提高材料的电化学性能。溶胶-凝胶法制备的样品在0.1和2C倍率下首次放电比容量为98.3和31.3mAh/g,水热-溶胶-凝胶法制备的样品在0.1和2C倍率下首次放电比容量高达111.9和94.1mAh/g,电化学性能得到明显改善。     

低温烧结Ca0.6La0.8/3TiO3-Li0.5Nd0.5TiO3微波介质陶瓷

研究了复合烧结助剂ZnO-B2O3-SiO2(ZBS)玻璃和LiF添加量对Ca0.6La0.8/3TiO3-Li0.5Nd0.5 TiO3(CLLNT)陶瓷相结构、烧结特性及介电性能的影响.加入复合烧结助剂(ZBS玻璃和LiF)后,CLLNT陶瓷的烧结温度从1400℃降至1000℃;当ZBS玻璃的添加量为4%(质量分数,下同)、LiF的添加量小于3%时,CLLNT陶瓷样品中没有发现第二相,主晶相仍为斜方钙钛矿结构;当ZBS玻璃的添加量为4%、LiF的添加量为1%时,CLLNT陶瓷在1000℃烧结3h获得最佳性能,介电常数εr=97,Q×f=1286GHz,TCF=43×10-6/℃(4GHz).     

Eu3+、Dy3+和Er3+对制备堇青石晶相转变的对比表征

以菱镁矿风化石、工业Al2O3和SiO2微粉为原料,固相反应烧结合成制备堇青石.通过在反应物中分别加入不同含量的Eu2O3、Dy2O3和Er2O3,研究分析和对比了Eu3+、Dy3+和Er3+对堇青石晶相组成、晶粒大小、晶胞常数、结晶度及显微结构的影响.采用XRD和SEM表征试样中的晶相和显微结构,利用X'Pert Plus 软件对结晶相的晶胞参数和结晶度进行分析,采用半定量法对试样晶相组成进行计算,利用Scherrer公式计算堇青石的晶粒大小.结果表明:由于Eu2O3、Dy2O3和Er2O3的加入,通过固相反应烧结所得堇青石试样中出现了莫来石相,Eu3+、Dy3+和Er3+对Mg2+的置换作用改变了堇青石相晶格常数和晶胞体积.随着添加剂含量的增加,堇青石结构中液相量增加,相对结晶度降低,常温致密度提高,堇青石晶粒粒径减小.综合对比分析,Eu2O3对堇青石晶相转变的影响程度最弱,Er2O3对堇青石晶相转变的影响程度最强,对提高合成堇青石的烧结性和热震稳定性效果最好.     

纳米(ZnO,Al2O3)复合掺杂对3Y2O3-ZrO2材料电性能的影响

以3Y2O3—ZrO2纳米粉和ZnO，A12O3纳米粉为原料，采用交流阻抗谱技术对掺少量ZnO和A12O3的3Y2O3—ZrO2烧结陶瓷进行电性能研究。研究表明：少量纳米ZnO掺杂降低了3Y2O3—ZrO2的电导率，但随着掺人量的增加，电导率开始回升。在ZnO掺杂样品中加入少量纳米A12O3进行复合第二相掺杂，结果提高了3Y2O3—ZrO2材料的电导率。同时少量A12O3的掺人降低了晶粒电导活化能，使得晶粒电导率增加。     

B2O3-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶动力学研究

采用差示扫描量热（DSC）分析法对B2O3-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的析晶动力学参数进行了测定，研究了该系统微晶玻璃的析晶动力学。结果表明：随着B2O3/SiO2比的降低，该系统玻璃的析晶活化能E呈先升高后降低的变化趋势，当B2O3/SiO2比为11：5时，析晶活化能最小，Emin=375．4kJ／mol，晶化指数n则先减小后增大，但均〉4，表明该系统玻璃可整体析晶。     

镧铁掺杂的纳米TiO2薄膜的光吸收性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为原料,在生物载波片上制备了金属离子镧铁双元掺杂纳米TiO2薄膜,经过440℃高温热处理后,TiO2为锐钛矿型;通过紫外可见分光光度计测量薄膜的透射光谱,发现掺杂后TiO2的吸收边有改变,薄膜对可见光的吸收也明显加强.     

La2O3、Y2O3掺杂对(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷性能的影响

以(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3为基体,研究了单、双组分掺杂La2O3、Y2O3对BNBT6陶瓷的压电和介电性能及微观结构的影响。XRD分析表明:掺杂La2O3、Y2O3均得到钙钛矿结构。SEM分析表明,分别掺杂0.2%La2O3和0.2%Y2O3使得陶瓷晶粒增大,压电常数提高,双组分掺杂La2O3、Y2O3在掺杂量0.12%La2O3+0.08%Y2O3时,压电常数d33增大到最大值144.6×10-12C/N,介质损耗降低到最小值0.039。     

Si_2N_2O-Al_2O_3-La_2O_3和Si_2N_2O-Al_2O_3-CaO系统的亚固相关系

本文给出了 Si_2N_2O-Al_2O_3-La_2O_3和 Si_2N_2O-Al_2O_3-CaO 系统的亚固相图。实验结果表明:在 Si_2N_2O-Al_2O_3-CaO 系统中有一个未知结构的新化合物 CaO·Si_2N_2O,在3CaO·Si_2N_2O 和3CaO·Al_2O_3两化合物之间形成连续立方固溶体。而 Si_2N_2O-Al_2O_3-La_2O_3系统中则没有发现新化合物。在两个系统的富 Si_2N_2O区,过量的 Si_2N_2O 与 La_2O_3和 CaO 分别反应形成 Si_3N_4与 La_(10)[SiO_4]_(?)N_2(H-相)(和 CaSiO_3。所研究的这两个三元系统中,分别形成了如下几个四元相容性区。在 Si_2N_2O-Al_2O_3-La_2O_3系统内有:H-Si_3N_4-La_2O_3·Si_2N_2O-La_2O_3·Al_2O_3;H-Si_3N_4-La_2O_3·Al_2O_3-La_2O_3·11 Al_2O_3;H-Si_3N_4-La_2O_3·11 Al_2O_3-Al_2O_3;H-Si_3N_4-Al_2O_3-O′s.s;H-Si_3N_4-O′s.s-Si_2N_2O在 Si_2N_2O-Al_2O_3-CaO 系统内有:Si_3N_4-CaSiO_3-CaO·Si_2N_2O-3CaO·Al_2O_3;Si_3N_3-CaSiO_3-3CaO·Al_2O_3-2CaO·Al_2O_3·SiO_(?);Si_(?)N_(?)-CaSiO_3-2CaO·Al_2O_3·SiO_2-Al_2O_3;Si_3N_4-CaSiO_3-Al_2O_(?)-O′s.s;Si_3N_4-CaSiO_3-O′s.s-Si_(?)N_(?)O     

Eu3+、Dy3+和Er3+对制备堇青石晶相转变的对比表征

以菱镁矿风化石、工业Al₂O₃和SiO₂微粉为原料, 固相反应烧结合成制备堇青石。通过在反应物中分别加入不同含量的Eu₂O₃、Dy₂O₃和Er₂O₃, 研究分析和对比了Eu³⁺、Dy³⁺和Er³⁺对堇青石晶相组成、晶粒大小、晶胞常数、结晶度及显微结构的影响。采用XRD和SEM表征试样中的晶相和显微结构, 利用X'Pert Plus软件对结晶相的晶胞参数和结晶度进行分析, 采用半定量法对试样晶相组成进行计算, 利用Scherrer公式计算堇青石的晶粒大小。结果表明: 由于Eu₂O₃、Dy₂O₃和Er₂O₃的加入, 通过固相反应烧结所得堇青石试样中出现了莫来石相, Eu³⁺、Dy³⁺和Er³⁺对Mg²⁺的置换作用改变了堇青石相晶格常数和晶胞体积。随着添加剂含量的增加, 堇青石结构中液相量增加, 相对结晶度降低, 常温致密度提高, 堇青石晶粒粒径减小。综合对比分析, Eu₂O₃对堇青石晶相转变的影响程度最弱, Er₂O₃对堇青石晶相转变的影响程度最强, 对提高合成堇青石的烧结性和热震稳定性效果最好。     

Influence of Phase Constitution on Mechanical Performance of 12Ce-3Y-ZrO2/2.5 wt pct Al2O3 Composites

The phase constitution of a composite consisting of 12 at. pct CeO_2-3 at. pct Y_2O_3-ZrO_2/2.5 wt pct Al_2O_3 (3Y12Ce2.5Al)was determined by thermodynamic calculation. It is a combination of 36.9 at. pct cubic phase and 63.1 at. pct tetragonalphase at 1450℃. Green compacts were fabricated by cold isostatic pressing with powder synthesized by coating technique,and pressureless sintered at 1450℃. The fracture toughness and Vickers hardness, evaluated by the micro-indentation method,are 2.02 MPa·m~(1/2) and 11.395 GPa, respectively. The addition of 3 at. pct Y_2O_3 to 12 at. pct CeO_2-ZrO_2 ceramic leads todrastically decrease in toughness compared to composites without yttria stabilizer. No monoclinic phase is detected on thesudece of all the ground samples. The high content of cubic phase and lack of phase transformation can be attributed to thelow toughness based on the thermodynamic prediction.     

Al_2O_3:Ce~(3+)薄膜发光特性研究

用中频反应磁控溅射技术制备了Al2O3:Ce3+的非晶薄膜。这些薄膜的光致发光峰是在370～395 nm之间,它来自于Ce3+离子的5d1激发态向基态4f1的两个劈裂能级的跃迁。发光强度依赖于薄膜的掺杂浓度,并分析了产生这种关系的原因。Al2O3:Ce3+非晶薄膜发光特性在平板显示等领域有着广泛潜在的应用前景。