(Mo_(1/2)Sr_(1/2))~(4+)掺杂Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3无铅压电陶瓷结构及其性能研究

采用传统陶瓷制备工艺制备出了Bi1/2Na1/2Ti1-x(Mo1/2Sr1/2)xO3(简称BNT-MS-100x)系无铅压电陶瓷材料,研究了(Mo1/2Sr1/2)4+掺杂量对BNT基陶瓷材料显微结构和电学性能的影响。研究结果表明,(Mo1/2Sr1/2)4+掺杂并未影响BNT陶瓷的晶体结构,仍为纯钙钛矿型结构,而且致密性良好。随着(Mo1/2Sr1/2)4+掺杂量增加,居里温度升高,剩余极化强度先增大后减小。当x=0.004时,BNT-MS-100x陶瓷的压电系数最大,d33=104pC/N,介电损耗最小,tanδ=4.11%。     

(1-x)CaTiO_3/xNi_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4复合材料的制备及其性能

采用固相反应法合成了(1-x)CaTiO3/xNi0.5Zn0.5Fe2O4(0≤x≤1.0)复合材料,并研究了复合材料的物相、微观结构、介电性能和磁性能。结果表明:样品中仅含有钙钛矿型CaTiO3和尖晶石型Ni0.5Zn0.5Fe2O4。1260℃保温3h,样品相对密度达到98.91%,颗粒尺寸约为2μm。样品介电常数随Ni0.5Zn0.5Fe2O4含量(x)增加而增大。当x=0.7、测试频率为103 Hz时,样品介电常数(εr)和介电损耗(tanδ)分别为2629.18和1.74。(1-x)CaTiO3/xNi0.5Zn0.5Fe2O4复合材料显示磁性。其中x=0.7时,样品饱和磁化强度(Ms)达到49.07A·m2/kg;这归因于Ni0.5Zn0.5Fe2O4具有优异的磁性能。     

LiNi_(0.5)Mn_(0.5-x)Co_xO_2(0≤x≤0.12)正极材料的制备及其电化学性能

将简单共沉淀与高温固相法相结合制备了LiNi_(0.5)Mn_(0.5-x)Co_xO_2(0x≤0.12)正极材料,使用XRD、SEM、EDS和XPS等手段表征其物相结构、形貌、各元素的含量和价态,根据恒电流充放电和电化学交流阻抗谱表征其电化学性能。结果表明,LiNi_(0.5)Mn_(0.5-x)Co_xO_2正极材料具有a-NaFeO_2型层状结构;成功地将Co引入到材料的晶格内部分替代了Mn;Ni和Mn的价态分别为+2和+4,Co的价态为+3,引入Co使材料出现氧缺失。引入Co可明显改善材料的倍率性能、循环稳定性和低温性能。在2.75~4.35 V和0.2C条件下x=0.12的电极材料其首次放电比容量为180.8 m Ah·g-1,100次循环后容量保持率为92.3%,-20℃的放电比容量为25℃放电比容量的66.3%。     

单相Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_(1-x)Co_xO_3陶瓷的多铁性能研究

利用高温高压技术制备了Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_(1-x)Co_xO_3(x=0,0.1,0.2)陶瓷样品。研究了La和Co共掺杂对BiFeO_3的物相结构及多铁性能的影响。结构分析表明,所有样品均为菱方钙钛矿结构,同时Co掺杂引起一定的结构畸变。Co掺杂导致Bi_(0.95)La_(0.05)FeO_3中空间调制的螺旋磁结构转变为共线的G型反铁磁结构,从而导致样品室温磁性能得到明显提高。样品中介电常数随着外加磁场的增加而增加,表明在Co掺杂Bi_(0.95)La_(0.05)FeO_3陶瓷中存在磁电耦合效应。在796kA/m外加磁场及3kHz频率下,Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_(0.9)Co_(0.1)O_3和Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_(1-x)Co_xO_3的磁介电系数分别为1.61%和1.75%。     

BaCe_(0.7)Y_(0.3-x)Ta_xO_(3-δ)(x=0.05,0.1)质子导体稳定性和电导率研究

通过液相法制备了BaCe_(0.7)Y_(0.3-x)Ta_xO_(3-δ)(x=0.05,0.1)质子导体粉体并压制成膜,分析了不同温度烧结后的微观形貌,并测试了其电导率与稳定性。结果表明,Ta掺杂降低了高温质子导体BaCe_(0.7)Y_(0.3-x)Ta_xO_(3-δ)的烧结活性,并且样品在沸水和CO_2气氛中的化学稳定性随着Ta含量的增加而增高;BaCe_(0.7)Y_(0.3-x)Ta_xO_(3-δ)的电导率随温度升高而升高,BaCe_(0.7)Y_(0.25)Ta_(0.05)O_(3-δ)在干燥空气气氛条件下的电导率最高,而BaCe_(0.7)Y_(0.2)Ta_(0.1)O_(3-δ)则在湿润10%H_2+90%Ar(约3%H_2O)气氛下电导率最高。     

La1-xSrxFeO3纳米微粉的微结构与磁性

为了研究La1-x Srx FeO3纳米微粉的成分及颗粒尺寸对其微结构及磁学性能的影响,采用溶胶-凝胶法制备了不同颗粒尺寸、不同Sr含量的钙钛矿型La1-x Srx FeO3(x=0～0.3)纳米微粉,采用X射线衍射和振动样品磁强计对其结构与磁性进行了分析.分析表明,所制样品均具有正交钙钛矿结构;对于颗粒尺寸相近、Sr含量不同的样品,随Sr含量增加,晶格收缩;在具有不同颗粒尺寸的La1-xSrx FeO3(x=0.3)纳米微粉中,随着颗粒尺寸的减小,晶格膨胀;La1-x Srx FeO3(x=0～0.3)纳米微粒具有弱铁磁性,Sr含量的增加导致自发磁化强度下降,且随着颗粒尺寸的减小,La1-x Srx FeO3(x=0.3)纳米微粉的自发磁化强度增大;由Sr的替代以及颗粒尺寸减小引起的结构变化导致磁性的变化.     

In~(3+)、Ga~(3+)掺杂BSPT高温压电陶瓷的研究

将BiGaO3和BiInO3分别引入BiScO3-PbTiO3(BSPT)体系,并通过氧化物合成法制备了0.075BiGaO3-(0.925-x)BiScO3-xPbTiO3(SPTx, x=0.58～0.62)和0.075BiInO3-(0.925-x)BiScO3-xPbTiO3(BISPTx, x=0.61～0.65)压电陶瓷.X射线衍射分析表明,BiGaO3和BiInO3的替换掺杂均不影响BSPT体系的钙钛矿结构.随着PbTiO3含量的增加,SPTx和BISPTx陶瓷由三方钙钛矿结构逐渐变到四方结构,其三方-四方准同型相界分别位于x=0.60和x=0.62附近.在准同型相界附近,SPTx陶瓷的压电常数d33,机电耦合系数kp为分别为350pC/N和52.0%,而BISPTx的d33高达475pC/N,kp为52.3%.介电常数的温度特性测试表明,掺入Ga3+可以有效地提升BSPT体系的居里温度,其MPB组分(x=0.60)居里温度高达472℃,而掺入In3+对BSPT体系的居里温度影响则不明显.     

锂离子电池正极材料LiMn_(0.5)Ni_(0.5-x)Co_xO_2的制备及电化学性能

以氢氧化物共沉淀法合成前驱体,氢氧化锂为锂源,通过高温煅烧合成了锂离子电池正极材料LiMn_(0.5)Ni_(0.5-x)Co_xO_2(x=0、0.1、0.2)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒电流充放电测试、循环伏安法(CV)及电化学交流阻抗谱(EIS)技术对制备条件和钴掺杂量进行了研究。结果表明,所制材料均具有良好的α-NaFeO_2层状结构;当pH=10.5,煅烧温度为850℃,x=0.1时,所制备LiMn_(0.5)Ni_(0.4)Co_(0.1)O_2材料0.2C放电容量达155mAh/g,5C放电容量仍达110mAh/g,0.2C倍率下循环50次后的容量保持率达98%。     

固体氧化物燃料电池阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)(x=0.8、0.7,Me=Cu、Ni、Mn)系列阴极材料,通过热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、直流四探针法对材料的结构与性能进行研究。XRD研究结果表明,不同成分的干凝胶在1000℃煅烧时,全部形成钙钛矿相,并且不同成分的阴极材料与电解质SDC在煅烧的过程中未发生反应,具有良好的化学稳定性。采用直流四电极法测试了阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)系列的电导率,结果表明,在测试温度400～800℃条件下,阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)系列具有较高的电导率,其中La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)样品具有最高的电导率,在800℃时电导率达到了691.71S/cm。     

固体氧化物燃料电池La_xSr_(2-3x/2)Fe_(1.5)Ni_(0.1)Mo_(0.4)O_(6-δ)阳极性能研究（英文）

本研究利用固相反应法合成了一系列镧取代La_xSr_(2-3x/2)Fe_(1.5)Ni_(0.1)Mo_(0.4)O_(6-δ)(La_xSFNM,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)钙钛矿陶瓷材料,并研究其作为固体氧化物燃料电池阳极的电化学性能。X射线衍射(XRD)测试表明合成的粉末具有立方钙钛矿结构。在高温下利用氢气还原LaxSFNM样品,发现其晶粒表面析出纳米尺度的Fe-Ni合金颗粒,并且偏析纳米颗粒的密度随着La~(3+)掺杂量的增加而显著降低。在对称电池阻抗测试中,随着La~(3+)掺杂量的增加,阳极极化阻抗逐渐降低,掺入量为0.3时阻抗达到最小值。La_(0.3)SFNM对称电池在750℃下极化阻抗仅为0.16W·cm~2,进一步增加掺杂量时,La0.4SFNM对称电池极化阻抗增加至0.17W·cm~2。La_(0.3)SFNM材料良好的电极反应催化活性源于适当分布的Fe-Ni合金纳米偏析颗粒与LaxSFNM陶瓷基体的共同作用。利用流延法制备一系列以LaxSFNM为阳极、SmBa0.5Sr0.5Co2O6为阴极、LSGM为电解质的单电池,使用氢气作为燃料时,La~(3+)掺杂量x=0.3的单电池表现出最高的功率密度,在750、650和550℃时峰值功率密度可达1.26、0.90和0.52W·cm~(–2)。上述结果表明,La_(0.3)Sr1.55Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ可以用作高性能SOFC阳极催化剂。     

La(2-x)/3(Ag(0)1-2x/3Ag(I)x)TiO3光致变色粉体的制备与表征

通过固相反应法合成了具有光致变色性质的La(2-x)/3(Ag(0)1-2x/3Ag(I)x)TiO3(简称Ag-LST)钙钛矿结构复合氧化物粉体,采用XRD、XPS、ICP和SEM等实验技术对Ag-LST进行了表征.结果表明,Ag-LST具有立方晶相钙钛矿结构,其表面层元素组成为Ag:La:Ti=0.45:0.60:1.00.研究了Ag-LST的光致变色性质,在紫外光(300W汞灯)下照射Ag-LST 1min,样品的颜色从棕黄色转变为蓝紫色;在可见光(500W氙灯)下照射Ag-LST 1h,样品恢复为原来的棕色.Ag-LST的光致变色性质可能与Ag(0)-Ag(I)相互转换有关.     

(1-x)CaTiO3-xLi1/2Sm1/2TiO3陶瓷的微波介电性能研究

采用固相法制备了(1-x)CaTiO3-x(Li1/2Sm1/2)TiO3系列微波介质陶瓷材料,研究了该体系的相组成、烧结性能和微波介电性能之间的关系.结果表明:在x=0.1～0.9mol范围内,(1-x)CaTiO3-x(Li1/2Sm1/2)TiO3体系均形成了单一的斜方钙钛矿结构;x=0.1～0.5和x=0.6～0.9组分的最佳烧结温度分别为1250和1300°C;介电常数εr、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值、谐振频率温度系数Tf均随着x的增大而减小.当x=0.7时, 1300°C下保温5h烧结得到的材料的微波介电性能为: εr=116.5,Qf=3254GHz,Tf=42.43 ×106/°C.     

SrMO_(3-x)(M=Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni,0≤x≤0.5)氧化物的结构及其电行为

本文总结了国内外对 SrMO_(3-x)(M=Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni,0≤x≤0.5)氧化物的结构及其电行为的研究,并分析了晶体场效应对这类钙钛矿化合物结构和电性质的影响.     

(0.84-x)Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.16K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3-x)SrTiO_3系无铅压电陶瓷结构与电性能

采用固相法制备了Bi补偿的(0.84-x)Na0.5Bi0.5TiO3-0.16K0.5Bi0.5TiO3-x SrTiO3(简称NBTKBT-xST)无铅压电陶瓷,研究不同ST掺量对体系陶瓷的结构与电性能的影响规律。结果表明,在掺杂范围内(0≤x≤0.06),材料均能形成单一的钙钛矿固溶体结构。随着x的增加,陶瓷晶体结构逐渐由三方相向四方相过渡,且该体系的三方-四方准同型相界(MPB)位于0.03≤x≤0.04。在此组成区域内,体系陶瓷的铁电与压电性能较好,其中x=0.04时,材料的电性能较好:压电常数d33=156 pC/N,平面机电耦合系数k p=0.29,相对介电常数εr=1116,介质损耗tanδ=4.1%,剩余极化强度P r=30.5μC/cm2,矫顽场E c=23.9 kV/cm。介电温谱和变温电滞回线表明体系陶瓷在T d以上可能存在极性相与非极性相共存。     

Ni-BaCe_(0.7)Y_(0.3-x)Ta_xO_(3-δ)(x=0,0.05,0.1)金属陶瓷氢分离膜的氢渗透性能

质子-电子混合导体氢分离膜理论上对氢气的选择透过率为100%,在氢气的分离提纯领域应用潜力巨大。本工作通过液相法制备了Ni-BaCe_(0.7)Y_(0.3-x)Ta_xO_(3-δ)(x=0, 0.05, 0.1)金属陶瓷氢分离膜样品,并测试了金属陶瓷氢分离膜样品的氢渗透率与稳定性。在湿润20%H_2+80%N_2(体积分数)气氛下BaCe_(0.7)Y_(0.3-x)Ta_xO_(3-δ)(x=0, 0.05, 0.1)的电导率和氢渗透率均随Ta元素掺杂量的增加而减小,且随温度的升高而增大。在3%CO_2和10%CO_2(体积分数)气氛中,Ni-BaCe_(0.7)Y_(0.2)Ta_(0.1)O_(3-δ)氢渗透率基本保持稳定,而Ni-BaCe_(0.7)Y_(0.3)O_(3-δ)和Ni-BaCe_(0.7)Y_(0.25)Ta_(0.05)O_(3-δ)的氢渗透率持续变大,这可能是由于BaCe_(0.7)Y_(0.3)O_(3-δ)和BaCe_(0.7)Y_(0.25)Ta_(0.05)O_(3-δ)与CO_2的反应程度更大,生成的产物不致密,导致样品有效厚度减小。     

Ca掺杂的GdBaCo2O5+δ的制备和物性研究

采用固相反应法制备了Gd1-xCaxBaCo2O5+δ(x=0、0.1、0.2)层状钙钛矿钴氧化物,通过XRD、SEM、TG和四线法研究了材料的制备和物理性能。结果表明,Ca掺杂的样品主相具有母相GdBaCo2O5+δ的晶体结构,还存在杂相BaCoO2.6;晶胞参数和体积随Ca掺杂量的增加而减小。从室温到1000K,所有样品都经历了金属绝缘体转变和结构相变,Ca掺杂样品的电导率得到大大提高,约为母相的2倍。     

Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)钙钛矿型氧化物的制备与光学性能

以柠檬酸为络合剂,采用络合溶胶-凝胶法合成钙钛矿型氧化物Sm0.5Sr0.5CoO3-δ(SSC5),并通过TG-DSC、XRD、SEM、XPS和UVPC对其进行了表征。结果表明,在1 200℃保温6h后合成出粒径约为1μm左右的SSC5粉体。Sr2+取代Sm3+导致了体系中Co离子的价态发生Co2+→Co3+→Co4+转变,且在SSC5表面出现了大量的吸附氧。SSC5陶瓷片的吸收率(αS)和发射率(εT)分别为0.71和0.19,具有良好的光谱选择性。     

稀土Y元素掺杂对PrBaCo2O5+δ陶瓷热电性能影响

利用传统陶瓷烧结工艺制备出不同浓度稀土Y元素掺杂PrBaCo₂O_5+δ氧化物热电陶瓷,采用XRD和热电材料性能测试系统等设备研究了稀土Y元素掺杂对PrBaCo₂O₅氧化物热电陶瓷晶体结构、热电性能的影响。测试结果表明：Pr_1-xY_xBaCo₂O_5+δ热电陶瓷均为双层钙钛矿结构,没有形成新的杂相;在测试温度范围内,Pr_1-xY_xBaCo₂O_5+δ(x=0,0.25,0.5,0.75)热电陶瓷的Seebeck系数均为正值,表明该材料导电载流子为以空穴,为p型半导体;稀土Y元素掺杂可以明显提高Pr_1-xY_xBaCo₂O_5+δ热电陶瓷的电导率,与电导率相反,稀土元素Y掺杂的导致Pr_1-xY_xBaCo     

La_(0.60)Sr_(0.40-x)K_xMnO_3系列材料的磁电阻效应

利用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了多晶类钙钛矿型稀土锰氧化物La0.60Sr0.40-xKxMnO3(x=0.00,0.15,0.20,0.30)。发现K+取代部分Sr2+后,可使样品的居里温度降至室温附近,并且使样品的室温磁电阻比替代前明显增大。在1.8T的磁场下,x=0.30的样品磁电阻峰值为21%,相应的峰值温度为304K。而母体La0.60Sr0.40MnO3的磁电阻峰值仅为6.4%,峰值温度为373K。可见K+离子替代使室温附近样品的庞磁电阻效应有了明显的改善。     

(1-x)BaTiO_(3-x)Ag_(0.9)Li_(0.1)NbO_3系无铅压电陶瓷的相结构和电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了(1-x)BaTiO_(3-x)Ag_(0.9)Li_(0.1)NbO_3(BT-xALN,0.005≤x≤0.04)系陶瓷,研究了ALN含量的变化对BT-xALN系陶瓷的显微结构、相结构和电性能的影响。结果表明,ALN的引入使陶瓷的晶粒尺寸有所减小。当x≤0.02时,BT-xALN陶瓷均形成了纯的钙钛矿相,表明ALN与BT形成了固溶体;当x=0.01~0.02时,陶瓷存在四方-伪立方相界。陶瓷的压电常数d33和介电常数εr随x增加均先增大后减小。d33在x=0.0075时达到最大值115pC/N,εr在x=0.025时达到最大值3 880;但剩余极化强度Pr随x增加逐渐降低。此外,掺入ALN后陶瓷的居里温度有所降低。