NTC热敏陶瓷用Mn0.43Ni0.9CuFe0.67O4的Pechini法合成及性能研究

采用Pechini法，成功制备了Mn0.43Ni0.9CuFe0.67O4纳米粉体。聚合前驱体在400-700℃下煅烧，采用热重-差热分析（TG-DTA）、红外光谱（IR）、X射线衍射（XRD）、粒度分布和扫描电镜（SEM）对产物进行了表征。煅烧后，在900-1200℃烧结，测试了烧结陶瓷的电学性能参数：电阻率ρ和材料常数B。结果表明，粉体的分解温度为300℃，由无定形相开始结晶；晶体结构不同于传统NTC材料的单一尖晶体结构，而是尖晶石相和单斜CuO相组成的固溶体；单斜CuO相对陶瓷的电学性能有较大影响。烧结性质表明，最佳烧结温度为1100℃，致密度为96%，2ρ5℃为600Ω.cm，材料常数B25℃/50℃为2000。     

MnNiCuFe系材料的聚合络合法制备及微波烧结

为了得到低B值(2100K)、高精度互换、均匀性好的NTC热敏电阻器,采用聚合络合法制备了Mn0.43Ni0.90CuFe0.67O4 NTC热敏材料的前驱体,在500℃进行热分解后获得氧化物,经不同温度微波煅烧,确定最佳温度后成型,分别进行微波烧结与常规烧结。采用TGA-DTA、FT-IR、XRD、粒度分析及SEM等手段,对材料进行表征。结果表明:微波煅烧最佳温度为650℃,陶瓷体由缺铜相和富铜相两相组成;微波烧结大大提高了元件的均匀性,成品率由常规烧结的30%提高至85%。     

Nd_2O_3掺杂(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)陶瓷的结构及微波性能

采用传统的固相反应法制备(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)+x%Nd_2O_3(质量分数0≤x≤8,BSN)系微波介质陶瓷,并对其物相组成、晶体结构及微波介电性能进行分析。研究结果表明,Nd_2O_3含量的增加降低了BSN陶瓷的烧结温度,陶瓷的主晶相为SrLa_4Ti_4O_(15)相,并伴随有少量第二相La_2TiO_5的生成。在微波频率下,随着Nd_2O_3含量的增加,BSN陶瓷的介电常数及谐振频率温度系数变化小,品质因数与频率之积(Q×f)值提高,优化出掺杂4%Nd_2O_3的(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)陶瓷具有最佳微波介电性能:εr=43.2,Q×f=42 015 GHz(6.024 GHz),τf=-9.6μ℃-1。     

LiAl_(0.03)Mn_(1.97)O_4的流变相辅助微波合成及电化学性能

采用流变相辅助微波合成法,制备了结晶度好、纯度高的尖晶石相的锂离子电池正极材料LiAl0.03Mn1.97O4。对其进行了XRD分析和SEM研究,并与传统固相法制备的LiMn2O4和LiAl0.03Mn1.97O4进行了比较。结果表明,该合成法制备的LiAl0.03Mn1.97O4具有优良的电化学性能,用这种材料制造的电池具有比较高的首次放电容量(115 mAh/g)以及良好的可逆性和循环性能,25次循环后比容量几乎不变,保持在115 mAh/g左右。     

超声辅助共沉淀法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及其电化学性能研究

采用超声辅助共沉淀法合成了锂离子电池用LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,借用XRD、SEM及电化学性能测试对其进行表征,研究了超声辅助对LiNi0.5Mn1.5O4的微观结构、形貌及电化学性能的影响。研究结果表明,采用超声辅助能够消除LixNi1–xO杂相,获得粒径更为均匀的纯相尖晶石结构的LiNi0.5Mn1.5O4。超声辅助能够提高LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能,在2C倍率下放电20次循环后未超声和超声辅助样品的容量保持率分别为95.05%和97.42%。     

Mn_3O_4电极的制备及电化学性能研究

在C4H6MnO4.H2O水溶液中,采用电化学沉积法制备了Mn3O4电极,研究了所制电极的微观结构及性能。结果表明,当电沉积液中添加有NaNO3时,所制Mn3O4电极具有纳米级薄片所构成的多孔表面,且性能优异,其电化学传递阻抗小,比容达到122.5 F.g–1,比未添加NaNO3时提高了70%。     

CuO/CeO_2共掺杂Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3无铅压电陶瓷性能研究

采用固相反应法制备了CuO、CeO2共掺杂Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3(BCZT)无铅压电陶瓷,研究了CuO的掺杂量对所制陶瓷晶体结构、压电及介电性能的影响。结果表明:CuO的加入,进一步降低了预先经0.05%(质量分数)CeO2掺杂的BCZT陶瓷的烧结温度;在1 250℃烧结时,仍可获得纯钙钛矿结构的BCZT陶瓷。当CuO掺杂量为质量分数0.2%时,所制BCZT陶瓷具有最佳的压电性能:d33=370 pC/N,tC约为93℃,tanδ=0.0147。     

0.92MgAl_2O_4-0.08(Ca_(0.8)Sr_(0.2))TiO_3介质陶瓷微波烧结的研究

采用微波烧结法和常规烧结法制备0.92MgAl2O4-0.08(Ca0.8Sr0.2)TiO3微波介质陶瓷,研究了两种烧结方式对陶瓷烧结性能、微观结构、相组成和介电性能的影响。结果表明:与传统烧结方式相比,微波烧结0.92Mg Al2O4-0.08(Ca0.8Sr0.2)TiO3陶瓷缩短了烧结周期,其物相组成无变化,微波烧结后的样品致密度高,晶粒细小,分布均匀,介电性能更加优异。在1 440℃下采用微波烧结20 min制备的0.92MgAl2O4-0.08(Ca0.8Sr0.2)TiO3陶瓷获得最佳的介电性能,εr=11.20,Q×f=56 217 GHz,τf=–3.4×10–6/℃。     

Sr_(1-x)Ba_xBi_4Ti_4O_(15)铁电陶瓷性能研究

采用传统固相反应法制备了Sr1–xBaxBi4Ti4O15(x=0～1.0)铁电陶瓷,研究了Ba取代量对其烧结性能和介电性能的影响。结果表明,适量Ba取代促使陶瓷样品烧结温度由1240℃降至1130℃左右,tanδ降至20×10–4,体积电阻率ρv提高一个数量级,同时居里峰显著展宽,居里温度tC下降。当x=0.7时,在1130℃烧结6h获得的陶瓷样品综合介电性能较好:εr≈150,tanδ=53×10–4,ρv=1.7×109Ω·m,tC≈430℃。     

氧化沉淀法制备纳米级Mn_3O_4粉体及影响因素

以硝酸锰、氢氧化钠、氨水为原料,采用水解氧化沉淀法制备了nm级Mn3O4粉体材料。通过正交试验优化反应条件得到尺寸分布均匀,团聚程度小,颗粒分散性强的nm级Mn3O4粉体。研究了制备过程中反应温度、pH值、搅拌速度、反应物浓度等因素对产物组成、晶体结构、晶粒尺寸、形貌及颗粒团聚程度的影响。采用激光粒度分析仪(LPSA)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及化学滴定实验对反应产物进行了分析表征。实验结果表明,采用水解氧化沉淀法制粉时,可得到纯度较高的Mn3O4,当工艺参数pH值为10、温度40℃、搅拌速度3000r/min,反应物摩尔浓度c(Mn(NO3)2)∶c(NaOH)∶c(NH4OH)=2.4∶4.8∶0.96时,材料二次颗粒团聚程度最弱,分散性最好,一次纳米颗粒尺寸最小。     

不同锂过量和镍过量对5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影响

采用柠檬酸络合自蔓延燃烧方法制备了5 V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4。分别考察了不同锂过量和镍过量对LiNi0.5Mn1.5O4材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:当焙烧温度为820℃,焙烧时间为12 h,退火温度为600℃,退火时间为24 h时,制备LiNi0.5Mn1.5O4的最佳锂过量为9%(摩尔分数,下同),最佳镍过量为7%,在此条件下所制样品的首次放电比容量达到122.7 mA·hg-1,20次循环后的放电比容量保持率为98.5%,且只存在单一的4.7 V平台。     

Structural Aspects of P2-Type Na0.67Mn0.6Ni0.2Li0.2O2 (MNL) Stabilization by Lithium Defects as a Cathode Material for Sodium-Ion Batteries

A known strategy for improving the properties of layered oxide electrodes in sodium-ion batteries is the partial substitution of transition metals by Li. Herein, the role of Li as a defect and its impact on sodium storage in P2-Na_0.67Mn_0.6Ni_0.2Li_0.2O₂ is discussed. In tandem with electrochemical studies, the electronic and atomic structure are studied using solid-state NMR, operando XRD, and density functional theory (DFT). For the as-synthesized material, Li is located in comparable amounts within the sodium and the transition metal oxide (TMO) layers. Desodiation leads to a redistribution of Li ions within the crystal lattice. During charging, Li ions from the Na layer first migrate to the TMO layer before reversing their course at low Na contents. There is little change in the lattice parameters during charging/discharging, indicating stabilization of the P2 structure. This leads to a solid-solution type storage mechanism (sloping voltage profile) and hence excellent cycle life with a capacity of 110 mAh g^-1 after 100 cycles. In contrast, the Li-free compositions Na_0.67Mn_0.6Ni_0.4O₂ and Na_0.67Mn_0.8Ni_0.2O₂ show phase transitions and a stair-case voltage profile. The capacity is found to originate from mainly Ni³⁺/Ni⁴⁺ and O^2-/O^2-δ redox processes by DFT, although a small contribution from Mn⁴⁺/Mn⁵⁺ to the capacity cannot be excluded.     

超声共沉淀法合成锂离子电池正极材料

采用超声共沉淀法,合成尖晶石型掺杂锰酸锂Li1.05Co0.10Ni0.10Mn1.80O4前驱体,并使用三段热处理方式,制备出尖晶石产物。用粒度分布、XRD、SEM、EDS及电化学性能测试等对其进行表征。结果表明:与未处理试样相比,超声共沉淀法制备的产物的粒度分布变窄,体积比表面积由7.0116m2/cm3缩小至6.9789m2/cm3,晶格常数从0.822nm缩小至0.821nm,晶粒尺寸从67.41nm减小至57.78nm,晶形更加完整,颗粒均匀性更好。经装配成电池测定电化学性能,其充放电平台增长,比容量加大,循环性能更优越。     

La2O3-B2O3玻璃添加对Zn0.5Ti0.5NbO4微波介质陶瓷结构及性能影响

利用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段研究了添加La2O3-B2O3玻璃作为烧结助剂的Zn0.5Ti0.5NbO4微波介质陶瓷在低温烧结过程中的结构及微波介电性能变化。实验结果表明,适当的La2O3-B2O3玻璃添加不会影响Zn0.5Ti0.5NbO4陶瓷的相组成。添加质量分数2%的La2O3-B2O3烧结助剂有助于在烧结过程中形成液相,液相能有效加速Zn0.5Ti0.5NbO4陶瓷的低温烧结过程,实现Zn0.5Ti0.5NbO4陶瓷的致密化。在875℃烧结时,添加质量分数2%La2O3-B2O3玻璃的Zn0.5Ti0.5NbO4陶瓷具有优异的微波介电性能:εr=33.91,Q×f=16579 GHz(f=6.1 GHz),τf=-68.54×10-6/℃。     

sol-gel燃烧法合成MgFe_2O_4纳米颗粒及其气敏性

以Mg(NO3)2、Fe(NO3)3和柠檬酸为原料,采用sol-gel燃烧法,合成了MgFe2O4纳米颗粒。利用XRD、TEM和红外光谱对产物进行了结构、形貌的测量和表征。结果表明:MgFe2O4的前驱体燃烧后经过500℃下1h的热处理,得到平均粒径小于20nm的纳米颗粒。以MgFe2O4为原料,制备了气敏元件,发现元件在工作电压为4.5V时对50×10–6的Cl2的灵敏度达到177,响应时间达4s,而且对其它气体的抗干扰性很好,有望开发成为对Cl2检测的传感器材料。