Li_(1-x)Bi_(4+x)Ti_4O_(15)薄膜制备与表征

在LiNO_3/SiO_2/Si基板上制备了Li_(1-x)Bi_(4+x)Ti_4O_(15)系列薄膜(x=0.3、0.4、0.5、0.6),并系统分析了这些薄膜的微观结构以及铁电、介电及漏电等电学特性。研究结果表明,在氮气气氛中以600℃持温30 min制备的单一相薄膜中Li0.5Bi4.5Ti4O15薄膜的结晶效果最好,且在其表面可成长出独立晶粒分布状态;x为0.5时薄膜的剩余极化强度2Pr=53.5μC/cm2、矫顽场2Ec=144.2 k V/cm,此时薄膜的铁电性能相对最佳;该系列薄膜的介电常数介于37~100,介电损失相对偏高,介于0.7~1.0;所有薄膜的漏电流均随外加电压的增加而逐渐增大,其中Li0.5Bi4.5Ti4O15薄膜漏电流最小,外加电压为10 V时其值约为3.88×10-6A。     

A位掺杂Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的制备及铁电性能研究

采用溶胶-凝胶法制A位掺杂Bi4Ti3O12(BTO)的铁电薄膜Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)、Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)及Bi3.15(La0.5Nd0.5)0.85Ti3O12(BLNT);XRD结果表明制备的薄膜具有(117)和(00l)的混合取向;在10V电压下,BLT、BLNT和BNT薄膜的Pr分别为13.14μC/cm2、20.65μC/cm2和21.23μC/cm2;FE-SEM显示BNT薄膜表面光滑致密,颗粒均匀,薄膜厚度约为300nm。     

Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷的制备及微观结构

以过量的Bi2O3和TiO2为组分,采用固相烧结法制备Bi4Ti3O12陶瓷。借助XRD和SEM分析相成分和微观结构。结果表明:经750℃/2h预烧后,合成粉体由Bi4Ti3O12、少量的Bi12TiO20和Ti5O9以及Bi2O3组成。成型烧结后,Bi12TiO20和Ti5O9的衍射峰消失,出现了Bi2Ti2O7的衍射峰。1000℃烧结后,Bi2Ti2O7的衍射峰消失,产物基本为Bi4Ti3O12相。SEM分析表明,温度低时,气孔较多,晶粒较细;温度升高后,晶粒长大,气孔减少;到1000℃时,气孔显著减少,晶粒尺寸约为2～5μm。     

Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用机械混合/热处理的方法制备了具有异质结结构的Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂,利用XRD、SEM及UVVis对所制备的复合光催化剂的结构与形貌进行了表征。结果表明,复合光催化剂中形成了异质结构,其禁带宽度减小,吸收带边红移,可见光吸收增加。以Rh B为目标污染物评价复合光催化剂的活性,考察了不同g-C_3N_4复合量对光催化剂反应活性的影响。结果表明,异质结型复合光催化剂的光催化活性明显优于单相Bi_4Ti_3O_(12);当g-C_3N_4的质量分数为20%时,其光催化性能最佳(90 min达92. 8%),其表观反应常数为单相Bi_4Ti_3O_(12)的4倍。复合光催化剂光催化活性提高的原因是Bi_4Ti_3O_(12)与g-C_3N_4之间形成了异质结,显著降低了光生电子和空穴的复合几率。外加捕获剂的实验结果表明,复合光催化剂的主要活性基团为空穴(h+)与超氧自由基(·O2-)。     

Bi掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的制备及压敏性能

以溶胶-凝胶法在Si(100)基底上制备了Ca_(1-3x/2)Bi_xCu_3Ti_4O_(12)(CBCTO)薄膜。XRD结果表明,于900℃退火1 h可形成多晶CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)相。SEM显示Bi离子掺杂使CCTO晶粒异常生长。通过压敏电阻测试仪分析了CBCTO薄膜的压敏电阻特性,所有样品均呈现明显的非线性特性,用双肖特基势垒模型进行了充分说明。Ca_(0.925)Bi_(0.05)Cu_3Ti_4O_(12)(x=0.050)薄膜具有最小的电位梯度与最小的漏电流,可良好应用在低压压敏电阻开关等领域。     

Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结的原位制备及其光化学性能研究

利用Bi_4Ti_3O_(12)和TiO_2的结构相似性,以TiO_2纳米片为原料,用水热法制备了Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜和高分辨透射电镜等证实了异质结结构的形成。可见光催化反应活性的表征说明Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结结构相较于TiO_2或Bi_4Ti_3O_(12)性能有明显提高,光电化学表征进一步证实Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结结构能有效促进光生电子-空穴对的分离。实验结果还表明,这种增强作用与两相的比例密切相关,并通过控制两相比例对性能进行了优化。     

聚合物前驱体法制备光催化剂Sr_2Bi_2O_5及其光催化性能的研究

以Bi(NO3)3.5H2O、Sr(NO3)2为原料,采用柠檬酸为金属配位剂、水为溶剂、乙二醇为酯化剂,通过聚合物前驱体法(PC)制备了光催化剂Sr2Bi2O5粉体。研究了Sr2Bi2O5晶相的形成过程,并对光催化剂的表面形貌、比表面积和光吸收性能进行了分析。以可见光下亚甲基蓝的光催化降解为模型反应,考察了光催化剂的催化性能。结果表明,在700℃下煅烧1 h即可制备具有正斜方晶型的Sr2Bi2O5。相对于传统固相反应法(SSR),聚合物前驱体法制备的光催化剂粒径小,比表面积大,光吸收性能有所增强。光催化实验表明,聚合物前驱体法制备的Sr2Bi2O5对亚甲基蓝的降解率为95.8%,明显优于固相法制备的Sr2Bi2O5(降解率为46.7%)。实验还研究了催化剂用量和催化时间对降解效率的影响。     

Li_4Ti_5O_(12)-C复合材料的制备及性能

以葡萄糖为碳源,以Li_2CO_3、TiO_2为原料,采用原位复合法制得不同碳质量分数的锂离子电池复合负极材料Li_4Ti_5O_(12)-C。通过X射线衍射和扫描电子显微镜对复合材料的结构及表面形貌进行了表征,采用恒流充放电和电化学阻抗等技术对复合材料进行电化学性能测试。结果表明:Li_4Ti_5O_(12)-C没有杂相,颗粒均匀。其中,碳质量分数为3%的复合材料在0.5 C下的首次放电比容量最高,为185.9 mA·h/g,循环50次后,其放电比容量仍为161.5 mA·h/g,容量保持率为86.9%;在4.0 C下,其首次放电比容量为106.9mA·h/g。与其他样品相比,碳质量分数为3%的复合材料循环伏安氧化还原峰电位相差为278.6 mV,溶液阻抗为6.198?,电荷转移电阻为187.2?,电化学性能最好。     

溶剂热法制备多级纳米结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)及其光电性能研究

采用溶剂热法制备多级结构钛酸铋(Bi_(4)Ti_(3)O_(12))纳米材料,该材料由纳米片堆叠成层状,再自组装成5μm微米球状结构。表征该Bi_(4)Ti_(3)O_(12)纳米结构的光电性能,并与纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的光电性能进行对比。结果表明,该多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的光电性能较纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)提高了10倍。紫外-可见光吸收谱表明多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的禁带宽度小于纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)。多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)材料中纳米片暴露的晶面是影响材料光电性能的重要因素。     

层状K_xH_(2-x)Ti_4O_9的制备及其光谱性质研究

以TiO2与K2CO3为原料,采用高温固相法合成K2Ti4O9,利用离子交换反应制备了H2Ti4O9。以粉末X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征了样品结构与形貌特征,以固体漫反射表征了酸化前后的光谱性质,结果表明,制备的样品晶型较好且具有明显的层状结构,酸化后样品的光谱响应红移,即能提高太阳光的利用率。     

Li_(1 x)Ti_(2-x)Ga_xP_3O_(12)和Li_(1 2x)Ti_(2-x)Mg_xP_3O_(12)系统的相关系和电导

研究了Li_(1 x)Ti_(2-x)Ga_xP_3O_(12)和Li_(1 2x)Ti_(2-x)Mg_xP_3O_(12)系统的组成、结构和电性的关系。在这两个系统中,Ga~(3 )和Mg~(2 )都能在一定的组成范围内取代LiTi_2P_3O_(12)中的Ti~(4 )形成固溶体,并使电导率提高。电导率极大值分别出现在x=0.6和x=0.3处,其在300℃左右的值为8.4×10~(-3)和5.3×10~(-3)s/cm。 比较了Ga~(3 )、Mg~(2 )和In~(3 )三种离子取代Ti~(4 )对电性的影响,并从结晶化学角度讨论了它们的差异。     

硅基铌掺杂Bi_4Ti_3O_(12)薄膜溶胶-凝胶工艺的制备及铁电性改善研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了铌元素(Nb)取代Ti元素的Bi4Ti3O12(BTN)铁电薄膜,研究不同掺杂浓度,不同退火温度等工艺对BTN薄膜的微观特性及剩余极化强度、矫顽场等电性能的影响。研究表明,650℃进行退火的BTN薄膜生长形态,晶粒开始呈棒状生长;当温度高于850℃时,薄膜的c轴生长取向增长趋势不再明显。铁电性方面,对Ti进行2%掺杂取代的BTN薄膜的铁电性能最佳。从而获得了BTN薄膜制备的合理工艺参数。     

化学溶液法制备Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3-CoFe_2O_4复合薄膜及其电极

以硝酸镧和醋酸镍为原料,利用化学溶液法在硅基底上制备了具有良好导电性的LaNiO3(LNO)薄膜。以醋酸铅、硝酸氧锆、钛酸丁酯、硝酸铁、醋酸钴为原料,合成了Pb(Zr0.52Ti0.48)O3-CoFe2O4(PZT-CFO)溶液,并在LNO/Si薄膜上制备了PZT-CFO复合薄膜。通过X射线衍射、扫描电镜和电-磁测试研究了PZT-CFO复合薄膜的相结构、表面形貌、铁磁和铁电性能。结果表明:钙钛矿结构的PZT相和尖晶石结构的CFO相以纳米晶形式共存于PZT-CFO复合薄膜中,无其他杂相产生。750℃煅烧1h的PZT-CFO复合薄膜的剩余极化强度达6μC/cm2,剩余磁化强度可达20kA/m,表现出良好的铁磁、铁电双重特性。     

Li_4Ti_5O_(12)/Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3复合负极材料的制备及性能

采用溶胶-凝胶法合成了Li_4Ti_5O_(12)/Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3复合负极材料,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗研究复合材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明:溶胶-凝胶法能合成纯相Li_4Ti_5O_(12)/Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3复合负极材料颗粒均匀。与纯相Li_4Ti_5O_(12)相比,引入Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3的Li_4Ti_5O_(12)复合负极材料具有更低的锂离子嵌入/脱出阻抗,Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3质量分数为1%、2%、3%、4%、5%的Li4Ti5O12复合负极材料首次放电容量比纯相Li_4Ti_5O_(12)分别提高了6.2%、11.8%、15.5%、8.0%和2.0%。充放电循环20次后,Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3质量分数为3%的Li_4Ti_5O_(12)复合负极材料循环性能最好,平均每次循环容量衰减率为0.022%。     

Ca_xSr_(1-x)Al_2O_4∶Eu~(2+)磷光体的制备及性能研究

采用高温固相合成法还原气氛中分别制备了CaxSr( 1-x) Al2 O4∶Eu2 + (x≤ 0 .5 )发光粉 ,其发射光范围为蓝绿色到黄色。合成温度为 1 2 0 0℃ ,激活剂Eu2 + 的最佳摩尔浓度为 0 .6% ,并研究了Sr CO3 与Al2 O3 比值、CaCO3 的添加量对发光材料发光性能的影响。实验中四硼酸钠·十水作为添加剂 ,不仅起到了助熔的作用 ,还提高了磷光体的余辉发光性能。     

Ni掺杂对铋层状钙钛矿Bi_6Fe_2Ti_3O_(18)薄膜微结构及铁电性能的影响

利用化学溶液沉积法在Pt/Ti/SiO_2/Si(100)基片上制备了Bi_6Fe_(2–x)Ni_xTi_3O_(18)(x=0,0.5,1.0,1.5)薄膜,研究了不同Ni掺杂量对Bi_6Fe_2Ti_3O_(18)薄膜微结构和铁电性能的影响。X射线衍射和Raman光谱测试结果表明:当Ni掺杂量x=1.5时,薄膜仍能保持单相结构,晶格畸变和薄膜压应力随Ni掺杂量分别逐渐增大和减小。Ni掺杂薄膜具有Aurivillius相陶瓷材料典型的不规则扁平状颗粒。随着Ni掺杂量逐渐增加,薄膜的P_s和P_r先增大后减小,而Ec和漏电流逐渐增大。Ni掺杂导致的Bi_6Fe_2Ti_3O_(18)薄膜晶格畸变增加,薄膜压应力减小和氧空位浓度增加是引起薄膜铁电性能变化的主要原因。     

磁性Bi_2WO_6-Fe_3O_4复合微球的制备及吸附性能研究

用水热法合成了类花状结构的Bi_2WO_6-Fe_3O_4磁性微球。SEM和TEM照片显示复合微球由直径约为260 nm的Fe_3O_4颗粒镶嵌于直径为2~3μm的Bi_2WO_6微球体上。BET表征显示其比表面积为20.12 m~2/g,具有明显的介孔结构。VSM表征显示其磁饱和强度为6.1 emu/g,具有快速的磁响应性能。探讨了Bi_2WO_6-Fe_3O_4磁性微球对甲基橙的吸附性能,表明在25℃条件下对甲基橙(20 mg/L)的去除率为91.64%,吸附动力学遵循准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程,最大饱和吸附量为20.67 mg/g。     

Y掺杂Ca_(1-x)Y_(2x/3)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷的制备及其介电性能研究

采用固相反应法制备了Y掺杂的CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)陶瓷,研究了Y掺杂量对Ca_(1-x)Y_(2x/3)Cu_3Ti_4O_(12)(x=O%,1%,3%,5%)陶瓷的物相结构、微观形貌和介电性能影响,对Y掺杂影响CCTO陶瓷介电性能的机理进行了分析。结果表明:Y掺杂量在1~5 mol%时对CCTO陶瓷的相结构基本无影响;然而,当Y掺杂量达到3 mol%时,CCTO陶瓷的晶粒长大被明显抑制。Y掺杂量为1~3 mol%时,不仅可以提高CCTO陶瓷的介电常数,而且可以同步降低其介电损耗,从而有助于CCTO陶瓷的综合介电性能的提升。     

Er_2O_3掺杂对SrCaBi_4Ti_5O_(18)无铅压电陶瓷结构与电学性能的影响

采用传统固相合成法制备了SrCaBi_(4-x)Er_xTi_5O_(18)(SCBT-xEr,x=0.00,0.02,0.04,0.06)无铅压电陶瓷,研究了Er~(3+)掺杂量对陶瓷物相、微观结构、电学性能及高温稳定性的影响。XRD表明,Er~(3+)掺杂并没有改变SCBT-xEr陶瓷的晶体结构,所有样品均为单一的铋层状结构;通过电学性能分析,随着Er~(3+)掺杂量的增加,在室温下介电常数先增加后减小,居里温度(T_c)逐渐减小。当x=0.02,烧结温度为1180℃时,陶瓷的综合性能最佳,压电常数(d33)=23 pC/N,居里温度(T_c)=427℃;当退火温度达到300℃时,压电常数(d_(33))依旧保持在20 pC/N左右,说明材料具有较好的温度稳定性,材料可以在300℃的高温环境中应用。     

掺杂Bi_2O_3对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷显微结构和介电性能的影响

采用传统高温共固相反应法制备了Ca(1-x)BixCu3Ti4O(12-x/2)(x=0,1%,2%,3%,4%,5%)陶瓷,研究了掺杂Bi2O3对CaCu3Ti4O12陶瓷的显微结构和介电性能的影响,结果表明:掺杂Bi2O3可以促进CCTO陶瓷的致密性和晶粒均匀性,掺杂Bi2O3有利于提高CCTO陶瓷的介电性能以及其稳定性,且介电性能与陶瓷晶粒的均匀性和陶瓷的致密性有着一定的联系。相对而言掺杂4%Bi2O3的介电性能最优。