SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷材料介电和导热性能的研究

用溶胶-凝胶法制备了SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷材料,研究了烧结温度、铋含量及掺杂Nd对SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷结构、热扩散率及介电性能的影响.结果发现,SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷材料的热扩散率和介电常数随烧结温度的升高而增大,最佳烧结温度为1100℃,铋含量过量达10%时,SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷的热扩散率和介电常数最大.随着掺杂量Nd的增加,SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷的热扩散率和介电常数随之增大.     

钛酸铋陶瓷及其电性能的研究

采用NaCl-KCl熔盐法合成出片状钛酸铋粉体,并制备了钛酸铋陶瓷.对所得陶瓷进行了相结构与显微组织及电性能的研究,结果表明,粉体烧结后为纯钙钛矿型钛酸铋陶瓷,微观形貌呈片状,并且随粉体合成时所用熔盐含量的增加,陶瓷晶粒的片状尺寸不断增大,其介电常数先减小,后增加,熔盐为5%(质量分数)时合成的粉体烧结成瓷后,其介电常数具有最小值,同时电阻率则随着合成粉体时所用熔盐含量的增加不断增加.     

SrTiO_3/CaCu_3Ti_4O_(12)复合陶瓷材料的介电性能

本文采用固相反应法制备了xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)复合陶瓷,研究了复合材料的物相、微观结构和宽温度宽频率范围内的介电性能。结果表明:在1348~1600K的温度范围内烧结能够得到致密性良好的xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)复合陶瓷。频率为100kHz时,样品的室温介电常数随SrTiO_3含量的增加而减少,从71358(x=0)单调减少至270(x=1),其变化规律遵循Lichtenecker法则。介电损耗随SrTiO_3含量的增加先增大后减少。当x=0.2时,样品与CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电性能相似,存在低温的介电弛豫和巨介电常数平台。随着SrTiO_3含量的增加,复合陶瓷的低温介电弛豫激活能增大,介电响应被抑制,而高温介电响应由于高温电导的影响而增强,使得CaCu_3Ti_4O_(12)特有的巨介电常数平台随着SrTiO_3的增加逐渐消失,xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)复合材料的温度依赖性增强。     

尖晶石Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x的高温固相法制备及电化学性能研究

本文以高温固相合成法作为基本的材料制备技术,旨在通过卤素掺杂,提高其电子电导率进而改善电化学性能。用高温固相反应成功合成了Br掺杂Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x(0≤x≤0.3)的系列化合物,并对其形貌,物相和电化学性能进行了研究。电镜照片和XRD测试结果与Cl掺杂样品相似。电化学性能测试结果表明,在合成的所有样品中,样品Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x(x=0.2)表现出最佳的放电比容量。而且与未掺杂的Li_4Ti_5O_(12)相比,Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x(x=0.2)的放电比容量和循环可逆性的都到了很大提高。     

磁性核壳Fe_3O_4@SiO_2-Ag纳米粒子的制备及性能研究

以Fe_3O_4、TEOS、AgNO_3为原料,采用葡萄糖做还原剂,在氯化胆碱(ChCl)水溶液中通过超声处理-化学镀法制备Fe_3O_4@SiO_2-Ag核壳纳米粒子。研究了AgNO_3浓度、ChCl浓度、pH值以及反应温度对银含量的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱(EDS)对Fe_3O_4@SiO_2-Ag的结构和形貌进行分析表征。将纳米粒子作为催化剂应用于烯丙基胺类化合物的合成反应,结果显示,当银含量为0.4%(wt,质量分数)时,催化效率可96%。     

溶胶-凝胶法制备Bi_4Ti_3O_(12)/SiO_2及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备石英砂负载Bi_4Ti_3O_(12)/SiO_2光催化材料,研究负载对Bi_4Ti_3O_(12)的物理性质和光催化活性的影响。结果表明,负载后的层状钙钛矿结构Bi_4Ti_3O_(12)包覆在非晶态石英砂球体表面,Bi_4Ti_3O_(12)中各元素的电子结合能没有发生改变。活性艳红X-3B在纯Bi_4Ti_3O_(12)和不同负载量x Bi_4Ti_3O_(12)/SiO_2上的吸附率不超过3%。负载后Bi_4Ti_3O_(12)的光催化活性均有提高,其中质量分数为50%负载量的Bi_4Ti_3O_(12)/SiO_2具有最高的活性。在Bi_4Ti_3O_(12)和质量分数为50%负载量的Bi_4Ti_3O_(12)/SiO_2上的光催化反应速率常数分别为0.021 s-1和0.027 s-1。     

Ti4O7功能陶瓷材料研究与应用现状

TinO2n-1是一类应用前景广阔、极具研究价值的高性能导电陶瓷材料。它具有独特的物理、化学和电化学性能,晶体结构中的氧缺陷除了使其拥有自身的陶瓷特性外,还赋予其类金属的导电性能,打破了其因导电性能差而限制陶瓷材料的进一步推广应用。Ti_4O_7是TinO2n-1中导电性能最佳的材料,同时它还拥有诸多优异的性质如敏锐的光响应能力、较强的耐酸腐蚀性和较好的电化学稳定性,这些独特的性质引起了材料研究者对其的高度关注,并将其广泛应用于电化学、热电材料、储能材料、光催化降解等领域。目前,研究人员基于Ti_4O_7的电子导电性和化学稳定性,主要将其用作电池电极和电催化载体材料,生产工艺已逐渐成熟并实现商业化。然而,Ti_4O_7的生产制备工艺还存在许多不足。粒径大小、孔隙率和结晶程度等因素均会对Ti_4O_7的性能产生影响。工业上主要采用高温还原钛源前驱体的方法,经过高温处理后的Ti_4O_7通常存在颗粒团聚、烧结严重、比表面积大的问题,这严重影响了Ti_4O_7的性能。为解决高温处理引发的固有问题,研究人员在制备工艺的设计优化方面不断进行尝试,在优化高温合成方法的同时,也探索了一些中低温合成制备途径,但依旧存在产物纯度不高、生产能耗大等问题,工艺细节还需深入研究。目前制备工艺的主要研究方向为:(1)提高制备产物的纯度;(2)细化晶粒,控制粉体粒径大小;(3)制备出形貌可控的粉体。针对Ti_4O_7制备过程中出现的问题,研究人员不断引入新技术。在溶胶凝胶法的基础上利用静电纺丝技术制备出高比表面积的核壳结构中空管道材料,烧结温度降低了近20%;首次采用微波辐射的加热方式,微波下辐射30 min即可制备出形貌可控的Ti_4O_7。近两年,随着研究的不断深入,Ti_4O_7的各项优异性能得到了进一步开发和应用,在锂离子电池、锂硫电池、金属-空气电池、燃料电池中表现出更卓越的快速充放电性能和循环稳定性,并在储能材料、热电材料和光电材料等新能源领域得到了应用。本文介绍了Ti_4O_7的组成结构和理化性质,归纳了Ti_4O_7陶瓷的主要制备工艺及典型应用,分析总结了各类制备工艺的优缺点和应用需求,并对本领域今后的热点研究方向和发展趋势进行了展望,为Ti_4O_7功能陶瓷材料的推广应用提供了参考。     

溶胶凝胶制备Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜及性能研究

研究了sol-gel法制备Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜和该薄膜的电学性质、光学性质,以及Bi_4Ti_3O_(12)晶体的热力学唯象理论。主要内容如下:①以正丁醇钛和硝酸铋为原料,合成了稳定均匀的Bi-Ti溶胶和凝胶。研究了乙醇胺的催化作用机理和前驱体溶液的水解、聚合反应机理。发现乙醇胺与Bi~(3+)离子的络合反应阻止Bi离子的水解。研究了干凝胶的晶化过程,发现干凝胶在晶化过程中有三个中间相存在。②分别在Pt/Ti/Si、Si、Y-ZrO_2、SrTiO_3(100)和石英玻璃基片上生长出c轴取向的Bi_4Ti_3O_(12)薄膜。薄膜的取向程度受到衬底表面结构和Bi_4Ti_3O_(12)晶体的晶面能的制约。前驱体溶液的酸碱度对薄膜的结晶性有较大影响。③研究了Bi_4Ti_3O_(12)/n-Si薄膜的C—V特性,从理论上分别推导出理想的和有载流子注入的MFS结构的C—V曲线的回滞方向。④研究了c轴取向Bi_4Ti_3O_(12)纳米薄膜的光学吸收性能和量子尺寸效应引起的光能隙漂移现象。薄膜的能隙宽度强烈依赖于薄膜的晶粒大小。⑤用Landau-Ginsburg-Devonshire形式系统地研究了在应力条件下Bi_4Ti_3O_(12)的铁电性质、介电性质和压电性质,以及在应力诱导下的Bi_4Ti_3O_(12)居里温度的漂移现象。     

工艺参数对熔盐法制备Bi4Ti3O12的影响

为了获得片状粉体用于无铅压电陶瓷晶粒的定向生长,采用NaCl-KCl熔盐法制备了各向异性的片状Bi4Ti3O12粉体,研究了预烧温度和熔盐含量对粉体的显微组织结构和形貌各向异性的影响,计算了粉体径向尺寸与厚度尺寸的比值以表征粉体的各向异性.研究表明:随着预烧温度的升高,粉体尺寸不断增加,各向异性逐渐增大,最佳预烧温度为950℃;采用熔盐法可制备出纯Bi4Ti3O12相粉体,随熔盐含量增加,钛酸铋粉体尺寸及各向异性程度明显增大,并在烧结后的Bi4Ti3O12陶瓷中有织构产生.     

Cu薄膜上热氧化法制备CuAl_2O_4薄膜

采用离子束辅助沉积方法在95%(质量比)Al_2O_3基板上制备Cu薄膜,利用热氧化法使Cu薄膜氧化,并与Al_2O_3基板反应,制备出CuAl_2O_4薄膜。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和X射线光电子能谱仪分别对CuAl_2O_4薄膜的结构、成分和微观形貌进行了表征。研究结果表明,大气环境下,热氧化温度低于1000℃时,薄膜主要成分为CuO,随着热氧化温度的提升,薄膜成分比例并无较大变化,但是薄膜晶粒在不断增大;热氧化温度为1000℃时,氧化后的Cu薄膜与Al_2O_3基板开始反应形成CuAl_2O_4晶体。当热氧化温度为1100℃时反应更加完全,形成纯度较高的CuAl_2O_4薄膜,且薄膜晶粒尺寸明显增大,薄膜表面Al元素含量增加。     

La、V掺杂对SrBi4Ti4O15性能影响对比研究

采用传统固相烧结工艺,制备了掺杂量分别为0．00～1．00、0．00～0．06的La、V掺杂SrBi4Ti4O15铁电陶瓷。X射线衍射结果显示,La、V对SrBi4Ti4O15的A、B位掺杂都未影响材料的晶体结构。A、B位掺杂均改善了材料的铁电性能。La掺杂量为0．25时,SBTi的剩余极化(2P1)增大50％,同时矫顽场(2Ec)下降了25％。少量的V取代SBTi的B位Ti离子后．2Ec虽无明显变化,但2P,却可增大近两倍．并且不影响材料的居里温度,而A位掺杂导致了材料的居里温度的明显下降。这与A、B位掺杂对材料晶格畸变程度的影响有关。     

聚丙烯/四钛酸钾晶须复合材料研究

以PP-g-GMA为增容剂,利用熔融共混法制备了PP/PP-g-GMA/K_2Ti_4O_9晶须复合材料,借助于SEM、DSC和其他测试手段对复合材料的结构和性能进行了考查.SEM观察发现,K_2Ti_4O_9晶须含量较低时,分散较均匀,与树脂界面结合较好,含量较高时,粒子有团聚现象.力学性能测试结果表明,K_2Ti_4O_9晶须的加入提高了基体树脂的缺口冲击强度,对材料的拉伸强度影响不大.DSC测试结果表明,K_2Ti_4O_9晶须对PP的结晶有异相成核作用,出现双熔融峰和双结晶峰现象,使PP的结晶度提高,同时使PP的结晶温度大幅提高.     

Sol-gel方法制备BiFeO_3/Bi_4Ti_3O_(12)多层薄膜及其电性能

采用溶胶-凝胶方法在FTO/glass底电极上制备了BiFeO3/Bi4Ti3O12和Bi4Ti3O12/BiFeO3多层薄膜。研究了室温下薄膜的结构,铁电性质和介电性质,并将其与纯的BiFeO3薄膜的性质进行了比较。从薄膜的XRD模式中可以观察到共存的BiFeO3相和Bi4Ti3O12相。通过电滞回线测量可以看出,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/Bi4Ti3O12和Bi4Ti3O12/BiFeO3多层薄膜能够承受更高的测试电场而获得充分极化,从而表现出较强的铁电性,在450kV/cm测试电场下,薄膜的剩余极化强度分别为37μC/cm2和23μC/cm2。     

掺杂 Al_2O_3对 Ba_2Ti_9O_(20)相形成的影响

本文研究了在BaO-TiO_2-SnO_2固相反应系统中掺杂 Al_2O_3对 Ba_2Ti_9O_(20)相形成的影响。实验结果表明,即使掺杂少量的 Al_2O_3,在反应过程中 Ba_2Ti_9O_(20)相也变得更容易形成。微观结构分析结果表明,Ba_2Ti_9O_(20)晶体结晶时,由于具有层状结构特征,往往会出现结构层间应力;这种应力会严重制约Ba_2Ti_9O_(20)晶体的形核和长大。掺杂少量 Al_2O_3后,能形成与 Ba_2Ti_9O_(20)晶体共生的 BaAl_2Ti_6O_(16)晶体;这种共生机制抑制了应力的发展。Al_2O_3改善了 Ba_2Ti_9O_(20)结晶的动力学条件,促进了 Ba_2Ti_9O_(20)相的形成。     

退火温度对Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜结构及其性能的影响

采用sol-gel法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其晶格结构和微观形貌进行了表征,通过改变退火温度制得了具有单一钙钛矿结构的Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜.然后将该薄膜与环氧树脂形成复合结构材料.对其铁电性能以及复合材料的阻尼性能进行了测试,结果表明,退火温度的升高有利于改善薄膜的铁电性能,在750℃下退火的Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜,其剩余极化值2Pr达到了68.6μC/cm~2, 矫顽场强2E_c达到158.7kV/cm;同时退火温度的升高还有利于薄膜致密度的提高,对复合材料的阻尼性能也有一定的改善,当退火温度达到800℃,复合材料的阻尼损耗因子达到最大值,阻尼温域最宽,阻尼性能最好.     

软化学法合成锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展

Li4Ti5O12作为锂离子电池负极材料,在Li嵌入和脱出的过程中,其晶型不发生改变,被公认为"零应变"材料,具有优良的循环性能和使用寿命.详细地评迷了蒸发溶剂法、Sol-gel法及水热法等软化学法合成Li4Ti5O12的制备工艺及研究现状,并比较了它们的优缺点,探讨了Li4Ti5O12的未来发展方向.     

PMN-PT陶瓷的制备及介电性能

采用NaCl-KCl熔盐法制备了钙钛矿相结构的0.8PMN-0.2PT陶瓷,研究了预烧温度、烧结温度和时间等工艺参数对样品的相结构、微观结构以及介电性能的影响,与传统陶瓷工艺相比,用熔盐法制备的样品介电性能好.     

平均粒径大小及磁性能不同的Fe3O4超微粉的制取

本文研究了以共沉淀法和沉淀氧化法获得平均粒径大小及磁性能不同的Fe_3O_4超微粉的可能性。实验表明:以不同的共沉淀反应条件所制取的Fe_3O_4超微粉平均粒径及磁性能变化不大,而由改变沉淀氧化反应条件则可制取平均粒径及磁性能显著不同的各种Fe_3O_4超微粉。     

NiAl2O4材料的X射线光电子能谱分析

多晶半导体陶瓷材料ＮｉＡｌ２Ｏ４是一种很有应用价值的高温热敏材料。本文介绍了这种材料的合成方法，并用ＸＲＤ技术分析该材料在不同合成温度下的相态及晶体结构。结果表明：合成物主晶相为尖晶石型Ｎｉ１－ｘＡｌ２Ｏ４，次晶相为ＮｉＯ，且随合成温度的提高，ＮｉＯ含量大幅度减少。本文根据ＸＰＳ分析结果，重点讨论了样品中各元素在不同合成温度下的结合能位移。分析表明：Ｎｉ１－ｘＡｌ２Ｏ４中存在有Ｎｉ空位，随着合成温