自蔓延法制备Na_xSm_(0.3)Ca_(2.7-x)Co_4O_(9+δ)粉体及其性能研究

本文采用自蔓延法,以去离子水为溶剂,柠檬酸为螯合剂,硝酸盐和氧化物为原料成功的制备了NaxSm0.3Ca2.7-xCo4O9+δ(x=0,0.1,0.15,0.2)化合物粉体,表征了粉体的粒度分布,并对Na0.2Sm0.3Ca2.5Co4O9+δ粉体进行了粉末压形实验,实验结果表明:NaxSm0.3Ca2.7-xCo4O9+δ(x=0.2)陶瓷粉体的压形规律符合黄培云压制方程,压制模量M为0.095223 MPa,而非线性指数m为4.000317。探索了Na+和Sm3+共掺杂对其块体在473～973 K温度区间内的热电性能影响,其中Na0.2Sm0.3Ca2.5Co4O9+δ在973 K时的电阻率和Seebeck系数分别为6.044 mΩ.cm和175.4μVK-1,热电转换功率因子达到5.09×10-6W m-1K-2。     

化学溶液沉积法制备Ca_3Co_4O_9热电薄膜材料研究

本次实验制备了不同的前驱液,分别利用旋涂法及超声雾化法成功地在SiO2/Si衬底上生长出了Ca3Co4O9热电薄膜.利用XRD检测技术对薄膜样品进行了物相分析,用金相显微分析技术分析了薄膜的表观相貌.实验结果表明,在SiO2/Si衬底生长出的Ca3Co4O9薄膜具有一定的择优取向,雾化法制备的薄膜样品具有较好的表观质量.     

Ni掺杂对β-Cu2Se薄膜微观结构和热电性能的影响

采用磁控溅射的方法和粉末真空烧结的Cu-Se合金靶材,使用高真空磁控溅射技术在单晶Si(100)衬底上制备掺杂Ni的β-Cu₂Se热电薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针和能谱仪(EDS)分别研究薄膜的相组成、表面和截面形貌、微区元素含量与分布。利用塞贝克(Seebeck)系数/电阻分析系统LSR-3测量沉积薄膜的Seebeck系数和电阻率,研究Ni含量对β-Cu₂Se薄膜热电性能的影响。结果表明,使用烧结的Cu-Se合金靶材和利用磁控溅射技术可制备出仅有单一β-Cu₂Se相的薄膜,Ni掺杂没有改变β-Cu₂Se相结构,而是在薄膜中形成替位式固溶体,沉积薄膜具有高度(111)晶面择优取向。在沉积的β-Cu₂Se薄膜中,当Cu与Ni原子含量之和与Se原子含量比(([Cu]+[Ni])/[Se])大于2.0,具有p型导电特征。随Ni含量的增加,沉积β-Cu₂Se薄膜的载流子浓度增加,而载流子迁移率下降。在所研究的温度范围内,掺杂...     

自蔓延法制备Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)及其热电性能的研究

以柠檬酸为螯合剂,硝酸盐和氧化物为原料,通过自蔓延法合成了Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)(x=0、0.10、0.15、0.20)陶瓷粉体材料,并对Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)(x=0.10)粉体进行了压制实验;在473~973 K温度范围内,探索了Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)的热电性能。结果表明:Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)陶瓷粉体的压制规律符合黄培云压制方程,压制模量M为1.86 MPa,非线性指数m为2.074;材料的电导率和Seebeck系数随温度的升高而升高;热导率随温度的升高而降低;在973 K时,Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)的ZT值达到0.13。Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)是具有潜在应用前景的热电材料。     

(Mg_(4-x)Zn_x)Ta_2O_9微波陶瓷的结构和介电性能

结合高能球磨法技术,采用传统固态反应法制备了Zn掺杂Mg_4Ta_2O_9基单相刚玉结构微波陶瓷。在XRD、SEM、Raman等晶体结构及微观形貌的系统表征和微波性能测试的基础上,开展了Zn掺杂Mg_4Ta_2O_9基微波陶瓷的结构和性能相互作用的研究。结果表明,在x=0~0.8范围内,Zn能够固溶进入Mg_4Ta_2O_9基体而形成单相刚玉结构(Mg_(4-x)Zn_x)Ta_2O_9陶瓷。XRD精修结果进一步显示,Zn掺杂可导致Mg_4Ta_2O_9陶瓷中氧八面体的扭转畸变。拉曼光谱结果显示,Zn掺杂使Mg(Zn)—O键之间的振动减弱。而Zn取代Mg使Mg(Zn)—O键长变长和键能减弱是未掺杂Mg_4Ta_2O_9陶瓷的品质因子从169 074 GHz下降到(Mg_(3.2)Zn_(0.8))Ta_2O_9陶瓷的68 173 GHz的关键因素。     

掺杂PbTe基热电材料的粉末冶金法制备及其性能研究

通过溶剂热法制备出立方相PbTe纳米粉末,采用真空封管熔炼法得到PbTe基热电材料Ag0.5Pb8-xSnxSb0.5Te10的合金锭。通过高能球磨得到合金粉末,采用粉末冶金快速热压工艺制备该材料的块体材料。研究了不同Pb/Sn比在300～700K范围内对材料热电性能的影响。研究结果表明,当x=4,电导率在300K时达到1 300S/cm,在600K时达到340S/cm。当x=2,Seebeck系数在625K时达到261μV/K的最大值。功率因子达到15.9×10-4 Wm-1 K-2。     

Dy(Ac)3掺杂对BaTiO3陶瓷介电性能影响的研究

利用水热法制备了超细BaTiO3（钛酸钡）粉末,掺Dy（Ac）3（醋酸镝）并高温烧结后得到瓷体材料,研究了掺杂可溶性Dy（Ac）3对材料介电性能的影响,并分析了相关的影响规律,即随着Dy（Ac）3加入量的增加,材料的介电常数开始增大随后减少,当wDy（Ac）3=0.8%时介电常数最大,而介电损耗先减少后增大。得到了介电常数为5 672,电质损耗（tanδ）为0.002 4,耐压强度为6 kV/mm的高压低损耗陶瓷电容器瓷料。探讨了Dy（Ac）3掺杂改性的有关机理。     

La_(0.4)Ca_(0.6)Mn_(1-x)Ga_xO_3体系的电荷有序相

用固相反应法制备La0.4Ca0.6Mn1-xGaxO3(x=0,0.08,0.10,0.12,0.15)系列多晶样品。通过X射线衍射(XRD)图谱、电阻率-温度(ρ-T)曲线、磁化强度-温度(M-T)曲线和电子自旋共振(ESR)图谱,研究Ga3+替代Mn3+对La0.4Ca0.6Mn1-xGaxO3体系电荷有序相的影响。结果表明,当Ga掺杂量高达15%时电荷有序相仍然没有被破坏。这是因为Ga3+是非磁性离子,而La0.4Ca0.6MnO3是CE型反铁磁电荷有序相结构,Ga3+替代Mn3+只是仅仅起到把体系中的长程自旋序破坏为短程自旋序的作用,同时随Ga替代量增大,Mn3+与Mn4+的比远离双交换的最佳摩尔配比(Mn3+∶Mn4+=2∶1),不利于双交换,因而非磁性的Ga3+替代Mn3+难以破坏La0.4Ca0.6MnO3的电荷有序相。     

F~-掺杂对红色荧光粉NaGd(WMo)O_(8-x/2)F_x:Eu~(3+)的结构和发光特性的影响

采用高温固相法合成了NaGd(WMo)O_(8-x/2)F_x:Eu~(3+)(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)系列红色荧光粉。分别采用X射线衍射、荧光光谱测试手段对所得粉末的晶型及其发光性能进行了表征分析。结果表明,该系列红色荧光粉均为白钨矿四方晶系结构,空间点群结构为I41/a(88),可被近紫外光395 nm有效激发,其最强发射峰位于616 nm处,属于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2电偶极跃迁。F-离子掺杂量为0.2 mol时发光强度最强,与未掺杂F-相比其发光强度提高了41%,其色坐标为(0.653,0.336)。由此可见,NaGd(WMo)O_(7.9)F_(0.2):Eu~(3+)是一种具有潜在应用价值的白光LED红色荧光粉。     

成型压力和掺杂对Na1.4Co2O4基材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Na位掺杂Sr和Li(掺杂量分别为0.1,0.2,0.3和0.4)的Nal.4Co2O4基热电材料,研究了成型压力和掺杂对Nal.4Co2O4基材料电导率、Seebeck系数和功率因子等热电性能的影响.采用XRD分析了NaxCo2O4基热电材料的相组成.研究结果表明:掺杂Sr和Li制备的Nal.4Co2O4基材料的主晶相均为γ-Nal.4Co2O4;增加成型压力及掺杂Li均可明显提高材料的电导率、Seebeck系数和功率因子;当Li掺杂量为0.4时,在310MPa下制备的Nal.4Co2O4基材料的功率因子为7.44mw·m-1·K-2,明显高于未掺杂试样;适量掺杂Sr也可一定程度上提高材料的热电性能.     

掺杂不同质量分数Y_2O_3、MgO对Al_2O_3陶瓷显微结构及介电性能的影响

利用放电等离子烧结技术制备了不同质量分数Y_2O_3单独掺杂及不同质量分数Y_2O_3、MgO共同掺杂的Al_2O_3陶瓷,研究了烧结助剂掺杂质量分数对Al_2O_3陶瓷显微结构及介电性能的影响。结果表明,孔隙率是影响Al_2O_3陶瓷介电性能的主要因素;单独掺杂质量分数为0.25% Y_2O_3时,Al_2O_3陶瓷得到最优的介电性能,介电常数(ε_r)为9.5±0.2,介质损耗(tanδ)稳定在10~(-3)数量级以内;同时掺杂Y_2O_3和MgO能进一步改善其介电性能,当两者质量分数均为0.25%时,得到最优值,介电常数(ε_r)为10.3±0.2,介质损耗(tanδ)稳定在8×10~(-4)以下。     

V掺杂对La_(0.45)Ca_(0.55)MnO_3电荷有序态及输运性质影响的研究

采用标准固相反应法制备了La0.45Ca0.55Mn1-xVxO3(x=0.00,0.06,0.10,0.12)多晶样品。通过XRD、ρ-T曲线、M-T曲线和ρ-T拟合曲线,研究了Mn位V5+离子掺杂对体系的电荷有序相及输运性质的影响。实验结果表明:随着V5+离子的掺杂量的增加,电荷有序相(CO)逐渐削弱,当x=0.10时,CO相基本融化但还有部分残留,当x=0.12时CO相完全融化;对低掺杂(x=0.00,0.06)样品,表现出复杂磁相:随温度降低,发生顺磁-电荷有序-反铁磁相变,40 K附近,在反铁磁背景下产生再入型自旋玻璃态;随掺杂量增加,体系的电阻率逐渐减小,当掺杂量x≥0.10时,样品发生金属-绝缘体相变,其相变温度随着掺杂量的增加而向高温移动。对于金属型导电机制满足自旋波散射和电-磁子之间的散射,而绝缘体导电机制有两种情况:x≤0.10的样品满足变程跃迁模型ρ=ρ0exp(T0/T)1/4,x=0.12的样品则满足小极化子绝热最近邻跃迁模型ρ=ATexp(Eα/κBT),通过掺杂实现了从变程跃迁到绝热小极化子最近邻跃迁。     

Pb掺杂对SPS制备半导体用Mg3Sb2材料结构及热电性能的影响

选择半导体用Mg3Sb2作为测试基材,通过Pb掺杂制备Mg3Sb2Pbx化合物,并分析了 Pb掺杂过程引起的载流子有效质量与迁移率的变化.结果表明:Mg3Sb2中的Pb掺杂量为0.02～0.03时较优.Mg3Sb2Pbx试样形成了致密组织,密度达到了理论密度95％以上,形成了相近的断口微观形貌.元素Sb、Mg、Pb都呈...     

C掺杂WO_(3-x)的制备及其光解水活性研究

通过溶胶-凝胶法制备了单斜WO3-x及C掺杂WO3-x,采用SEM、XRD、DRS、XPS等对样品进行了表征,考察了样品光解水析氧催化活性。结果表明,C掺杂在一定程度上改变了WO3的晶体结构,并导致晶体缺陷和氧空位增加,使催化剂表面W5+和氧空位含量增加,增强了WO3-x的光吸收性能和电子传输性能。在紫外和可见光照射下,C掺杂WO3-x的光解水析氧速率分别为90.0μmol/(L.g.h)和26.6μmol/(L.g.h),比未掺杂样品提高了91%和52%。     

Ti~(4+)掺杂对Na-β"-Al_2O_3固体电解质电性能的影响

Na-β"-Al2O3固体电解质材料的Na+电导率直接影响着钠硫电池的性能。以提高Na-β"-Al2O3固体电解质材料Na+电导率为目的,利用传统固相反应法,在Li+掺杂作为稳定剂的基础上,加入0%～1. 25%(质量分数)TiO2引入Ti4+,制备Na-β"-Al2O3固体电解质材料。采用X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)对样品进行表征,采用交流阻抗法测试了样品的电导率。实验结果表明,Ti4+掺杂可较大幅度提高Na-β"-Al2O3材料的Na+电导率,原因有三:一是Ti4+掺杂进入Na-β"-Al2O3晶格取代了Al3+,掺杂后抑制了β"相向β相的转变,从而提高β"相的相对含量,且无杂相生成;二是Ti4+掺杂可以降低材料的烧结温度,促进晶粒生长,从而提高了材料的体积密度;三是Ti4+掺杂可以降低材料在高温烧结过程中钠组分的挥发,提高材料的钠含量。其中,在TiO2掺杂量为0. 75%,烧成温度为1575℃,保温0. 5 h条件下,制得的材料性能最佳,电导活化能为0. 1606 eV,离子电导率由未掺杂样品的0. 023 S·cm-1提升至0. 034 S·cm-1。     

退火对CoSb3块体热电性能的影响

采用烧结和退火工艺制备了CoSb3块体热电材料，并探讨了退火对热电性能的影响。用X射线衍射分析了样品的相组成，用电常数测试仪和激光热导仪测试了样品的热电性能。结果表明，退火前后样品具有相同的相组成，其电阻率随着温度的升高而降低，具有典型的半导体电学特征；在相同温度下退火样品的ZT值低于或近似于未退火的样品，因此退火对于提高和改善CoSb3块体材料的热电性能没有明显作用。     

固相烧结辅助高温球磨合成LiNi_xMn_(2-x)O_4

以氢氧化锂、硝酸镍、二氧化锰为原料,用固相烧结辅助高温球磨方法,合成了具有Ni掺杂的LiMn_2O_4正极材料。研究了Ni在不同掺杂量时对材料的相结构、形貌和充放电性能的影响,并与未掺杂Ni的LiMn_2O_4进行对比。结果表明,掺Ni后材料的放电比容量随着掺杂量的增大逐渐减小,而材料的容量保持率相比未掺杂时略有提高;当掺杂量x=0.05时,所得产物的充放电性能最佳,首次放电容量达到122.9mAh/g,充放电容量保持率在40次循环后为97.48%。     

New environmental-friendly yellow pigments Y_(4-x)A_xMoO_(9+δ)(A =Ta,Tb)

A series of inorganic yellow pigments with general formula Y_(4-x)A_xMoO_(9+δ)(A = Ta, Tb), where x = 0,0.05,0.1,0.2, 0.4 for Ta and χ = 0, 0.005, 0.01.0.03, 0.05 for Tb,were synthesized by a conventional ceramic method at 1400 ℃ for 6 h in air. The samples were characterized by XRD,EDS,XPS,SEM,TG-DSC,UV-vis-NIR reflectance spectroscopy and CIE L*a*b* color scales. It is found that the substitution of A(A = Ta, Tb) for Y~(3+) in Y_4 MoO_9 decreases the NIR reflectance of the pigment samples, but the developed pigments Y_(4-x)A_xMoO_(9+δ)(A = Ta, Tb) still exhibit impressive NIR solar reflectance. The brighter yellow color of inorganic pigments Y_(4-x)A_xMoO_(9+δ)(A = Ta, Tb) is available when x is about 0.1 for Ta and 0.01 for Tb. The results make them a series of potential candidates as ecological yellow pigments because of their high reflectance, lightness, intense coloration and excellent thermal and chemical stability.     

N型(Bi_2Te_3)_(0.9)(Ag_xBi_(2-x)Se_3)_(0.1)热电材料的快速热压法制备及性能表征

采用水热法制备平均粒度约300 nm的六方相Bi2Te3纳米粉末.再以Bi2Te3粉末为原料,采用封管熔炼法制备N型(Bi2Te3)0.9(AgxBi2-xSe3)0.1(x为Ag的摩尔分数.x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金粉体材料,通过快速热压制备N型(Bi2Te3)0.9(AgxBi2-xSe3)0.1块状热电材料.在300～550 K温度范围内研究该材料的热电性能与Ag掺杂量之间的关系,以及热压工艺对材料热电性能的影响.结果表明在775 K,40 MPa条件下烧结20 min后材料的相对密度达到97%以上,晶粒大小在3岬左右.当Ag掺杂量x=0.2时,在300 K温度下热导率达到最小值0.71 W/mK,同时获得最高的热电优值(ZT值)1.07.     

(In_(1-x)Fe_x)_2O_3粉末的制备及红外性能研究

采用固相合成法,以In2O3和Fe2O3为原料合成了(In1-xFex)2O3粉末样品,并研究了Fe掺杂浓度和焙烧温度对(In1-xFex)2O3粉末结构和红外性能的影响。结果表明:当Fe掺杂浓度为x=0.05,焙烧温度为900℃时,所制备(In1-xFex)2O3粉末中Fe元素能很好地固溶到In2O3晶格中;随着Fe掺杂浓度的增加,(In1-xFex)2O3粉末的晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势,但In2O3的晶体结构基本不变,为典型的立方晶系方铁锰矿结构;掺杂Fe后的(In1-xFex)2O3粉末在400~4 000cm-1的红外波段内存在较强的吸收峰。