CuInTe_(2-x)S_x(x=0,0.05,0.1,0.15)固溶体的热电性能

类金刚石结构化合物CuInTe_2作为一种新型的热电材料引起了广泛关注。CuInTe_2在中低温度段热导偏大,限制了其热电性能的提高。本研究合成了CuInTe_(2-x)S_x(x=0,0.05,0.1,0.15)固溶体,XRD和SEM-EDS结果表明所得固溶体均为元素分布均匀的单一物相。同时还发现S和Te元素的固溶有效地引入了点缺陷散射,降低了晶格热导率。通过Callaway模型模拟实验数据发现应力场涨落引起的声子散射是其晶格热导率降低的主要原因,但Te位固溶S引起了电输运性能的降低,若能采用掺杂等方式改善电性能,则其热电性能有望得到进一步优化。     

氢氧化物共沉淀法合成LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2及其性能研究

以氢氧化物共沉淀法合成了Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2前驱体,然后以Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2和LiOH为原料,合成出了层状结构的锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2.通过XRD、SEM和电化学测试对LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.结果表明,800℃烧结12h合成的样品粒度大小分布比较均匀,以0.2C充放电,其首次放电容量为148mAh·g-1,循环30次后容量为136mAh·g-1.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co_(0.2)O_2的草酸共沉淀合成

以NiSO_4·6H_2O、MnSO_4·H_2O、Co(NO_3)_3·6H_2O和LiNO_3为原料,通过草酸共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Mn_(0.4) Co_(0.2)O_2。采用SEM、XRD和充放电试验对合成样品进行了表征。研究了合成温度、合成时间以及锂过量对合成产物结构的影响。实验结果表明,采用草酸共沉淀法合成LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co(0.2)O_2的最佳条件为:将共沉淀合成的掺钴Ni-Mn复合草酸盐与LiNO_3的混合物于850℃煅烧20h,锂过量10%(摩尔分数)。合成的LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co(0.2)O_2具有α-NaFeO_2型层状结构和良好的电化学性能,在2.5～4.35V的首次放电比容量达到158.7mAh/g,经20次循环后放电比容量稳定在145mAh/g左右。     

Fe_(1-x)Co_xSi_2薄膜的光学性质研究

Fe_(1-x)Co_xSi_2薄膜的光学性质研究     

(1-x)(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-x(Sr_(0.4)Ba_(0.6))_(0.7)Bi_(0.2)TiO_3无铅铁电陶瓷介电性能研究

采用传统固相烧结法,在铌酸钾钠陶瓷基体中掺入Sr、Ba、Bi和Ti元素,制备了(1-x)(K0.5Na0.5)-NbO3-x(Sr0.4Ba0.6)0.7Bi0.2TiO3((1-x)KNN-xBSBT)(0.01≤x≤0.04)陶瓷。XRD测试结果表明,(1-x)KNNxBSBT(0.01≤x≤0.04)为纯钙钛矿相;介电温谱表明,(1-x)KNN-xBSBT为弛豫铁电体;0.97KNN-0.03BSBT陶瓷介电常数具有很好的温度稳定性,在室温至400℃介电常数变化很小。     

In_(l-x)Ga_xAs_yP_(l-y)热膨胀系数的计算

基于二元化合物 InP、InAs、GaAs、GaP 的热膨胀系数,利用 Vegard’s 定律计算出 In_(1-x)Ga_zAs_yP_(1-y)的热胀膨系数的表达式;并对0.92—1.67μ的 In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)异质结的负晶格匹配量作了估计,以便为生长优质的外延层,控制最佳的生长条件。     

Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点/PVDF纳米复合薄膜的制备与性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)作为Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点微封装材料,利用简易刮涂法工艺成功制备出大面积、高稳定性的Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点/PVDF纳米复合薄膜,同时对该纳米复合薄膜的结构、形貌及光学性能进行表征和分析,并进一步研究纳米复合薄膜的水热稳定性。研究结果表明,使用刮涂工艺制备的Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点/PVDF纳米复合薄膜仍然保持优良的荧光光致发光特性,利用该工艺能够实现大面积8 cm×15 cm Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点/PVDF纳米复合薄膜制备,该薄膜在紫外灯照射下发出明亮红光。通过PVDF和Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点的复合,将得到的复合薄膜在沸水中沸煮240min发光性能基本不会发生变化,具备超高的稳定性。     

S掺杂CeO_2的第一性原理计算

为了探究S杂质对CeO_2体系的影响机理,采用基于密度泛函理论的第一性原理,通过S原子代替O原子建立同等条件下不同浓度的CeO_(2-x)S_x模型,并对CeO_2的晶体结构进行优化,计算并分析体系的几何结构、能带结构、态密度和光学特性。结果表明:S掺杂后CeO_2的晶格常数发生改变;S掺杂使体系的导带和价带均向低能方向移动,随着掺杂浓度的增大,禁带宽度先减小后增大,并在禁带中引入3条杂质能级;CeO_2吸收边红移,并且随着掺杂浓度的增大,对可见光的吸收增强,对紫外光的吸收减弱。     

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%。     

AlF_3包覆改性LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的制备与性能

制备了4.6V高截至电压下具有良好循环表现的AlF_3包覆改性LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料,通过XRD、SEM、交流阻抗(IMP)分析、充放电测试研究了不同用量AlF_3包覆LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的结构与电化学性能.结果表明,AlF_3以非晶态形式包覆于LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2材料颗粒的表面.当包覆量<1.0%(摩尔分数,下同)时,AlF_3包覆导致轻微的初始容量损失,但显著抑制了高充电电压下膜阻抗和电荷传递阻抗的增加,较好改善了LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2材料的循环稳定性;当包覆量达到2.0%以上时,因AlF_3无电化学活性,使得初始容量损失过大.综合各方面表现,0.5%AlF_3包覆样品的电化学性能较佳,2.5～4.6V范围0.5C放电容量为182.2mAh·g~(-1),循环30次后容量保持率达88.1%.     

生长温度对Cr原子掺杂在Bi_(2)Se_(3)中位置及磁性的影响北大核心CSCD

本文报道用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy:MBE)技术制备了优良的铬(Cr)掺杂硒化铋(Cr-Bi_(2)Se_(3))薄膜样品。通过反射高能电子衍射(Reflective High Energy Electron Diffraction:RHEED)、X射线衍射(X-ray diffraction:XRD)技术和电磁输运系统对Cr-Bi_(2)Se_(3)进行测试。实验结果显示:较低的生长温度下Cr进入Bi_(2)Se_(3)中替代Bi位形成Cr Bi;较高的生长温度下Cr进入Bi_(2)Se_(3)中的范德瓦尔斯间隙形成层间(Interlayer)CrI,这一区别导致Cr-Bi_(2)Se_(3)在生长速率及磁性等方面表现出不同的性质。所以可以通过控制生长温度来调制Cr的掺杂位置,得到更理想的效果。     

微波低温烧结快速制备Na1+xZr2-xFex(PO4)3陶瓷固态电解质

根据NaZr_2(PO_4)_3(简称NZP)的晶体结构特征和电荷补偿机理,通过掺入Fe~(3+)对NZP固态电解质进行改性,采用微波烧结工艺在950℃保温1.5 h制备了Na_(1+x)Zr_(2-x)Fe_x(PO_4)_3(x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)陶瓷电解质,系统研究了Fe~(3+)掺入量对电解质的物相组成、微观形貌、相对密度以及离子电导率的影响规律。研究结果发现,利用微波烧结工艺,经950℃处理1.5 h后,成功制备出单相、致密的Na_(1+x)Zr_(2-x)Fe_x(PO_4)_3陶瓷电解质,与传统固相烧结相比,极大降低了烧结温度、缩短了制备周期。且随着Fe~(3+)掺入量的增加,样品的相对密度增大,最大为93.8%。阻抗测试结果表明,Fe~(3+)的掺入可提高样品的离子电导率,当Fe~(3+)掺量为0.3～0.4,室温离子电导率约为6.5×10~(-6) S/cm,高温(573 K)下离子电导率达到1.56×10~(-3) S/cm。     

纳米复合n型Bi_2(Te_(0.9)Se_(0.1))_3/(SiC)_y热电材料的微观组织结构与热电性能

以铋粉、碲粉、硒粉以及纳米SiC粉末为原料,采用机械合金化结合放电等离子烧结技术成功制备了n型Bi_2(Te_(0.9)Se_(0.1))_3/(SiC)_y(0≤y≤0.02)纳米复合热电材料,并详细研究了纳米SiC复合量对样品物相组成、微观组织结构以及热电性能的影响。实验结果表明,纳米尺度的SiC颗粒弥散分布在微米尺度的Bi_2(Te_(0.9)Se_(0.1))_3基体中的晶界处,这种纳米复合结构能够显著降低晶格热导率,对热电性能的提高非常有利。Bi_2(Te_(0.9)Se_(0.1))_3/(SiC)_y复合热电材料的电输运特性为n型传导,电阻率和Seebeck系数均随SiC含量的增多而增大,在室温附近仍保持有良好的电输运特性。纳米SiC颗粒弥散分布在晶界位置,可以增加声子散射,显著降低热导率,使得复合有SiC的样品的ZT值相较未掺杂的样品有所提高,在SiC复合量摩尔比y=0.01,T=323K时,Bi_2(Te_(0.9)Se_(0.1))_3/(SiC)_(0.01)成分样品具有最大ZT值,达到0.73。     

Sm、Zr共掺杂对BiFeO3陶瓷结构、电性以及磁性的影响

采用固相烧结法合成Bi_(0.9)Sm_(0.1)Fe_(1-x)Zr_xO_3(BSFZO,x=0～0.08)陶瓷样品。X射线衍射图谱表明所有样品均为三方结构,空间群为R3c。Rietveld精修表明,随着Zr含量的增加,晶胞参数逐渐增大。利用扫描电镜对样品表面形貌分析可知,Zr元素的掺杂减缓了晶胞的生长速度,晶粒尺寸变小。Bi_(0.9)Sm_(0.1)Fe_(1-x)Zr_xO_3样品的剩余极化随着x的增加先增大而后减小。当x=0.04时达到最大值。Bi_(0.9)Sm_(0.1)Fe_(1-x)Zr_xO_3的介电常数随着x增加逐渐降低,而漏电流几乎没有变化。Zr~(4+)离子的引入,增强了样品的铁磁特性,当x=0.06时,剩余磁化强度达到最大值。     

(1-x)K_(0.48)Na_(0.52)NbO_(3-x)Bi_(0.46)Nd_(0.04)(Na_(0.82))K_(0.18))_(0.5)ZrO_3无铅压电陶瓷相结构及电学性能的研究

采用传统固相法制备了(1-x)K_(0.48)Na_(0.52)NbO_(3-x)Bi_(0.46)Nd_(0.04)(Na_(0.82)K_(0.18))_(0.5)ZrO_3(KNN-xBNNKZ,x=0~0.07)系无铅压电陶瓷,研究了Bi_(0.46)Nd_(0.04)(Na_(0.82)K_(0.18))_(0.5)ZrO_3的引入对KNN基无铅压电陶瓷相结构和电学性能的影响。研究结果表明,BNNKZ的引入能够让KNN陶瓷的正交-四方相变温度(TO-T)向低温方向移动,同时三方-正交相变温度(TR-O)向高温方向移动。当0.04x≤0.06时,成功构建出R-T相共存,大幅提高了陶瓷体系的电学性能,陶瓷在x=0.05时具有最优的电学性能:d33=308pC/N,kp=43%,Pr=23.45μC/cm2,εr=1 205,tanδ=3.8%,TC=331℃。     

La_(0．6)Sr_(0．4)Co_(0．8)Fe_(0．2)O_3粉末的合成与性能表征

La_(1-x)Sr_xCo_(1-y)Fe_yO_3钙钛矿型氧化物具有良好的电子和离子混合导电性能,可作为中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)的阴极材料。本文中采用EDTA-柠檬酸法合成La_(0．6)Sr_(0．4)Co_(0．8)Fe_(0．2)O_3(LSCF)粉末,借助差热-热重(DTA-TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析手段,对阴极材料的合成、掺杂机理、与电解质(YSZ)间的高温化学相容性进行了研究和讨论。结果表明：干凝胶的最佳煅烧温度为800℃,所合成的粉末具有单一的钙钛矿结构,平均粒径约为40 nm；掺杂后的LSCF仍保持菱方结构；当SOFC的运行温度低于800℃时,LSCF与YSZ具有良好的化学相容性。     

稀土—铁—氮化合物Sm2（FeM）Nx永磁材料

采用机械破碎与氢破碎和氮化处理方法制得了Sm_2Fe_(17)N_x化合物粉末和粉末压结体,研究了金属钐含量。过渡族元素(M=Co、Cr、V、Zr)部分取代铁对粉末压结体磁性能的影响和Sm_2Fe_(17)N_x化合物的稳定性。结果表明,铬能显著提高粉末的矫顽力,而钒能够改善退磁曲线方形度。低于600℃Sin_2(Fe_(1-y) M_y _(17)N_x粉末在真空、氩气、氮气中是稳定的;高于600℃Sm_2Fe_(17)N_x化合物将发生分解。     

Ln0.6Sr0.4 FeO3-δ(Ln=La、Nd、Ce)阴极材料的制备与表征

以甘氨酸-硝酸盐水溶液为前驱体合成了Sr掺杂的稀土铁酸盐Ln0.6Sr0.4FeO3-δ(Ln=La、Nd、Ce)粉体.对制备过程的化学键变化、样品的热稳定性、物相形成过程及导电性进行了表征.结果表明,甘氨酸-硝酸盐合成法成相温度低于1000℃.坯体烧结较粉状样品更有利于钙钛矿物相的形成,La0.6Sr0.4FeO3-δ及Nd0.6Sr0.4FeO3-δ坯体1000℃煅烧2h即可形成近乎单一的钙钛矿相(ABO3);Ce0.6 Sr0.4 FeO3-δ是CeO2立方萤石相和产物钙钛矿相共存,两相难分主次.合成样品低温下的导电行为符合小极化子导电机制;1200℃烧结的La0.6Sr0.4FeO3-δ样品在测试全温度范围内(450～800℃)电导率超过100S/cm,Nd0.6Sr0.4FeO3-δ在中温区(600～800℃)电导率＞60S/cm;Ce0.6Sr0.4FeO3-δ样品的电导率不理想.     

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。     

煅烧温度对La_(0.6)Sr_(0.4)MnO_3晶体结构及电磁性能的影响

采用传统固相反应法在不同烧结温度下制备了La_(0.6)Sr_(0.4)MnO_3样品,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜显微镜(SEM)对样品进行了物相结构和微观组织分析,比较了不同烧结温度下样品的烧结性、介电性和铁磁性能。研究结果表明,当烧结温度从1100℃增加到1200℃时,La_(0.6)Sr_(0.4)MnO_3样品的介电损耗呈降低趋势,介电常数数值呈增加趋势,并在测量频率范围内显示负值。随着烧结温度的增加,La_(0.6)Sr_(0.4)MnO_3样品的铁磁性呈现先上升后下降的趋势。当烧结温度为1150℃时,其饱和磁化强度达到最大,为37.80A·m~2·kg~(-1)。说明可以通过改变煅烧温度来有效调节晶粒尺寸,从而改进La_(0.6)Sr_(0.4)MnO_3样品的介电性能和铁磁性能。