La0.5Ca0.5MnO3中Ca位上Ba掺杂效应研究

用固态反应法制备了具有单相的Ｌａ０．５Ｃａ０．５－ｘＢａｘＭｎＯ３系列样品,其结构随Ｂａ含量增加由立方晶系转变为典型的正交晶系。零场下运输性质实验表明,在较低掺杂量时,系统在整个温区显示半导体型导电特征,而当掺杂量超过０．１４时,系统发生由半导体到金属的转变,且转变的温度随掺杂量增加而移向高温端,基于对实验结果的分析,就Ｃａ位上Ｂａ的掺杂所起的作用进行了初步探讨。     

A位Sm掺杂对0.93Na0.5Bi0.5TiO3-0.07BaTiO3陶瓷微结构及电学性能的影响

采用固相反应烧结方法制备了Sm掺杂的[(Na_0.5Bi_0.5)_0.93Ba_0.07]_1-xSm_xTiO₃(BNBST)无铅介电储能陶瓷, 系统研究了Sm掺杂含量对BNBST陶瓷的相结构、微观结构、铁电、介电、储能和交、直流电导的影响。研究结果表明: 制备的陶瓷样品具有单一的钙钛矿结构, Sm掺杂固溶于(Na_0.5Bi_0.5)_0.93Ba_0.07TiO₃基材的晶格A位; 晶粒生长被Sm掺杂抑制, 平均晶粒尺寸在2 μm内, 且均匀致密; Sm掺杂显著降低了剩余极化和矫顽场, 表现出双电滞回线特性, 但饱和极化也略有降低; 储能密度和效率随Sm掺杂量增加先增大后减小, 在x=0.02和电场为70 kV/cm时获得最大储能密度0.70 J/cm³, 其效率为40%; BNBST陶瓷具有明显的弛豫铁电体特征, 其介电常数峰T_m随掺杂量增加而降低且平坦化; BNBST陶瓷的绝缘性有较强的温度依赖性, 300℃以下具有良好的绝缘性。     

钙钛矿La0.5Sr0.5Mn1-xCoxO3的制备及磁性研究

采用溶胶-凝胶法制备了La0.5Sr0.5Mn1-xCoxO3(x＝0.1～0.5)的系列样品,通过XRD、SEM和VSM对样品进行了表征.结果表明:随着Co3 离子掺杂量的增加,样品的结构由正交晶系向单斜晶系转变,这种现象的产生是由于Co3 离子半径(r＝0.754nm)与Mn3 离子半径(r＝0.68nm)不匹配造成的.样品形貌为均匀的球形,平均直径50nm左右.样品的居里温度和居里温度附近的磁熵变随Co3 掺杂量的增加先下降后升高,这是由于参加双交换作用的离子数目减少和结构畸变导致的.     

Y2O3掺杂(Bi0.5 Na0.5)0.94 Ba0.06 TiO3无铅压电陶瓷的研究

采用固相合成法制备了Y2O3掺杂(Bi0.5 Na0.5)0.94 Ba0.06 TiO3无铅压电陶瓷.研究了Y2O3掺杂对(Bi0.5 Na0.5)0.94Ba0.06 TiO3陶瓷晶体结构、介电与压电性能的影响.XRD分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷均能够形成纯钙钛矿固溶体.介电常数-温度曲线显示陶瓷具有弛豫铁电体特征,陶瓷的弛豫特征随掺杂的增加更为明显.在Y2O3掺杂量为0.5%时陶瓷的压电常数d33分别为137 pC/N,为所研究组成中的最大值,掺杂量为0.1%时,机电耦合系数kp与kt最大值为0.30,0.47.     

锰掺杂对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷制备工艺制备了(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3-xMnO_2压电陶瓷,分析了陶瓷样品的微观组织结构.实验结果表明,随MnO_2掺杂量的增多,陶瓷由四方相转变为正交相,晶粒的均匀性下降并生成K_3LiNb_6O_(17)相.研究了MnO_2不同掺杂量对陶瓷压电性能的影响.结果表明,随锰掺杂量的增加,材料逐渐变"硬",机电耦合系数k_p和压电常数d_(33)逐渐减小,同时Q_m逐渐增大;当MnO_2含量为0.8%(质量分数)时,陶瓷的机械品质因数达到最大,此时陶瓷的压电性能为:k_p=0.34,k_t=0.43,d_(33)=110pC/N,Q_m=401.3.     

Nd3+A位置换对(Pb0.5Ca0.5)(Fe0.5Nb0.5)O3陶瓷微波介电性能的影响

研究了Nd³⁺离子A位置换改性(Pb_0.5Ca_0.5)(Fe_0.5Nb_0.5)O₃陶瓷的微波介电性能.[(Pb_0.5Ca_0.5)_1-xNd_x](Fe_0.5Nb_0.5)O₃(PCNFN)陶瓷的微波介电性能得到改善是由于少量过剩的Nd³⁺与(Pb,Ca)²⁺的固溶能够消除氧空位.当x=0.02时,能够形成单相的钙钛矿相,随着Nd³⁺置换量的增加,过剩的Nd³⁺将导致第二相焦绿石的形成,焦绿石会恶化PCNFN的微波介电性能.PCNFN介电性能随x的增加而下降是由于焦绿石相随x增加的结果.当x=0.02-0.05,PCNFN陶瓷有很好的微波介电性能,介电常数K>100,Qf值为5385-5797GHz,频率温度系数TCF随Nd³⁺含量的增加从正的变为负的.     

La0.5Ba0.5CoO3中的Pr掺杂效应

用固相反应法制备了La0.5-xPrxBa0.5CoO3系列化合物，系统研究了Pr不同含量时材料的磁性和电输运特性，结果表明：Pr掺杂没有改变Co的3d电子的巡游特性。随Pr掺杂量增加，材料的分子磁矩单调下降，其原因是当Pr逐渐取代La时，Co离子的3d电子逐渐由中间自旋态向低自放态转变。随Pr含量增加，材料的居里温度逐渐下降，这是由于稀土离子的尺寸效应，电阻测量表明：在所研究的温度范围内，居里温度以下，所有掺Pr材料的导电机制为热扩散型。居里点以上，导电机制为变程跳跃导电。     

0.94[(Na0.96-xKxLi0.04)0.5Bi0.5]TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3无铅压电陶瓷的压电介电特性

对无铅压电陶瓷0.94[(Na0.96-xKxLi0.04)0.5Bi0.5]TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3的性质随K含量的变化进行了系统研究,获得压电应变常数d33高达185pC/N的0.94[(Na0.80K0.16Li0.04)0.5-Bi0.5]TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3压电陶瓷.随着K掺杂量的增加,该陶瓷材料的介电温谱峰值向右明显移动,其介电峰温度明显升高.     

Pr掺杂Sm0.5Sr0.5CoO3阴极的性能研究

固体氧化物燃料电池(SOFC)因能量转换效率高,绿色无污染而备受关注。研究发现,钙钛矿结构的Sm_0.5Sr_0.5CoO_3-δ(SSC)是电子-离子混合导体,具有良好的氧还原活性,以及电导率高、极化电阻低等优点。为了探究镧系元素Pr掺杂对SSC阴极性能的影响,采用溶胶-凝胶法制备Pr_xSm_0.5-xSr_0.5CoO₃(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)阴极粉体,对其进行一系列表征和电化学性能测试。电化学阻抗谱(EIS)测试表明,当Pr掺杂量为0.3时,PSSC-30阴极在550～750℃范围内的极化电阻均小于其他掺杂量;在700℃时,全电池的功率密度达到最大,为311.06mW/cm²。     

烧结温度对La0.67Ca0.33-xSrxMnO3结构及电学性能的影响

采用传统固相反应法合成了双掺杂La_0.67Ca_0.33-xSr_xMnO₃(x=0, 0.05, 0.15)粉体, 研究了烧结温度对La_0.67Ca_0.33-xSr_xMnO₃(x=0, 0.05, 0.15)结构、微观形貌和金属-绝缘体相转变温度的影响规律。结果表明: 烧结温度的升高对微观形貌及结构影响较小, 双掺杂有效改善了材料体系的相转变温度。当烧结温度为1400℃, 掺杂量x=0增加至x=0.05时, 材料体系为正交相, 相转变温度从-20℃升高至6℃。掺杂量继续增加至x=0.15, 材料体系从正交相转变为六方相, 相转变温度升高至17℃。当掺杂量相同时, 相转变温度随烧结温度的升高而升高。具有上述智能相变特性的材料体系可以作为长寿命卫星主动热控技术的重要候选材料。     

Thermomechanical Analysis of (Cu0.5Tl0.5)-1223 Substituted by Pr and La

The thermomechanical analysis (TMA) of Cu 0.5 Tl 0.5 Ba 2 Ca 2 x R x Cu 3 O 10 δ,where R=Pr and La,with 0.0≤x≤0.15,was carried out in temperature range from 450 to 1145 K.The samples were prepared by singlestep solid state reaction technique.The prepared samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM).The superconductivity of the prepared samples was investigated by electrical resistivity measurement.The results showed that low substitution content enhanced the (Cu 0.5 Tl 0.5)1223 phase formation,while the higher substitution content degraded this phase.The higher superconducting transition temperatures T c were found to be 114 K and 109 K at x= 0.025 for Pr-and La-substitutions,respectively.The average linear thermal expansion coefficient increased as x increased,while the shrinkage temperature decreased as x increased.Those results were emphasized by porosity and Vickers microhardness calculations.Debye temperature θ D was calculated from the linear thermal expansion coefficient data and correlated to T c to estimate the electron-phonon coupling λ ep.     

(Bi0.5Na0.5)0.935Ba0.065TiO3-xBiScO3陶瓷储能及应变性能研究

本研究采用BiScO₃组分对固相烧结工艺制备的(1-x)(Bi_0.5Na_0.5)_0.935Ba_0.065TiO₃-xBiScO₃(BNBT-xBS)无铅陶瓷进行改性, 考察了BiScO₃掺杂含量对陶瓷的微观结构、储能、场致应变和介电等性能的影响。结果表明: 随着BiScO₃掺杂含量的增加, BNBT-xBS陶瓷的相结构由三方相与四方相共存演变为伪立方相, 无杂相形成, 且平均晶粒尺寸略有增大; BiScO₃组分的引入破坏了BNBT陶瓷铁电畴的长程有序, 表现出弱极化, 且伴随有铁电相到弛豫铁电相的相变过程。BiScO₃组分提高了储能和应变性能, 在70 kV/cm电场下其最大储能密度为0.46 J/cm³, 电致应变达到0.25%。介电常数随着掺杂含量的增加逐渐降低, 其介电行为也表明陶瓷具有弛豫铁电体特征; BNBT-xBS陶瓷表现出负温度系数效应, 且在450℃以下具有较好的绝缘性。     

La_(1-x)Sr_xCoO_3体系的绝缘体-金属相变

通过粉末X射线衍射分析确定了钙钛矿氧化物La1-xSrxCoO3(0.1≤x≤0.5)体系的结构,由Ri-etveld方法拟合得到晶格参数随Sr掺杂量的变化.在80~300 K温度范围的直流电阻率测量表明,材料的电性质在x=0.2和x=0.3之间展示了从半导体到金属的相变.x=0.2样品已接近绝缘体-金属(I—M)相变的边缘.研究结果表明,La1-xSrxCoO3(0.1≤x≤0.5)体系的I-M相变不仅依赖于Sr浓度x,也依赖于样品的制备技术.     

ZnO掺杂对Ca0.25(Li0.43Sm0.57)0.75TiO3陶瓷烧结性能和微波介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Ca_0.25(Li_0.43Sm_0.57)_0.75TiO₃(CLST)微波介质陶瓷纳米粉体, 研究了ZnO掺杂量和烧结温度对CLST+ xmol% ZnO陶瓷烧结性能和微波介电性能的影响。XRD分析结果表明: 随着ZnO掺杂量x的增加, 陶瓷的晶体结构从正交相变为伪立方相, 并在x≥1.5的样品中出现了杂相。CLST+ xmol% ZnO陶瓷的致密化烧结温度随x的增加而降低, x=1.0的样品的致密化烧结温度比x=0的降低了200 ℃。介电常数ε_r和频率品质因数Qf 随x增加和烧结温度的升高具有最优值, 频率温度系数则单调降低。x=1.0的样品在1100 ℃烧结时具有优异的综合性能: ρ = 4.85 g/cm³, ε_r =102.8, Qf = 5424 GHz, τ_f = -8.2×10^-6/℃。表明ZnO掺杂的CLST陶瓷是一种很有发展潜力的微波介质陶瓷。     

La0.67Ca0.33-0.5xLixMnO3多晶陶瓷结构及电学性能研究

用溶胶-凝胶法制备La0.57Ca0.33-0.5xLixMnO3(x=0.00,0.05,0.10,0.20)多晶陶瓷,用XRD分析多晶陶瓷的晶体结构,用SEM对多晶陶瓷的微观形貌进行分析,用标准四探针法测量电阻率-温度关系.结果表明,随着Li掺杂量的增加,所有样品均为斜方晶系,晶胞体积不断减小,金属-绝缘体转变温度(Yp)降低,电阻率不断增加,电阻率温度系数(TCR)不断减小.低温区域(T＜TP)的电阻率数据可以用ρ(T)=ρ0+ρ2T2 +ρ4.5T4.5进行拟合;高温区域(T＞TP)的电阻率数据可以用小极化子跃迁(SPH)模型和变程跳跃(VRH)模型进行拟合.整个温度区域(100～300 K)可以使用渗透模型对电阻率进行拟合.从拟合数据可知极化子激活能Ea随Li掺杂量的增加而增大,这是由于Li的加入减小了Mn3+-O2--Mn4+的键角,增大了有效带宽的间隙,因此也减弱了双交换作用,增大了电阻率.     

The effect on physical properties of the substitution of Ca or Ba for Sr in NdSrNiO4

A new solid solution series, NdSr_{1 − x}M_xNiO₄ (M = Ca: 0.0 ≤ x ≤ 1.0; M = Ba: 0.0 ≤ x ≤ 0.6), was synthesized by solid state reaction, and the structures, magnetic and electrical properties and optical spectra of this series have been studied. All the samples crystalized in tetragonal systems, with the exception of NdCaNiO₄, which crystallized in the orthohombic system. IR spectra of NdSr_1−xCa_xNiO₄ indicated that the lengths of two Ni-O bonds decrease with increasing Ca content. The electrical conduction changed from metallic-type to semiconductive-type when x ≥ 0.4 (M = Ca, Ba), and the room temperature resistivities of NdSr_{1 − x}Ca_xNiO₄ increased with the increase of Ca content. Magnetic susceptibility measurements revealed that Ni⁺³ ions in all the samplies were in low-spin state over the temperature range 77–300 K.     

Nb掺杂Mo1-xWxSeTe固溶体的热-电输运性能优化

固溶结合掺杂是优化材料热电性能的有效途径。本研究采用固相反应结合等离子体活化烧结成功合成了一系列单相的Mo_1-xW_xSeTe(0≤x≤0.5)固溶体及其Nb掺杂产物。热电输运研究表明, W固溶结合Nb掺杂显著提高了Nb_2yMo_0.5-yW_0.5-ySeTe固溶体的载流子浓度、载流子迁移率、电导率和功率因子, 适当降低了样品的晶格热导率, 进而显著提高了材料的热电优值ZT。随着Nb掺杂量的增加, 掺杂引入的离散能级转变为连续的杂质能带, 同步提升了载流子浓度和载流子迁移率。取向性研究发现, 由于在平行方向晶格热导率较低, Nb_2yMo_0.5-yW_0.5-ySeTe固溶体在平行烧结压力方向的ZT略优。最优组分Nb_0.03Mo_0.485W_0.485SeTe在垂直于烧结压力和平行于烧结压力方向获得了最高ZT, 分别达到0.31和0.36(@823 K), 是目前MoSe₂基热电材料获得的最好结果之一。后续通过优化掺杂元素来改善Seebeck系数和功率因子, 将有望进一步提升MoSe₂基化合物的ZT。