凝胶浇注法制备中温固体氧化物燃料电池Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)多孔阴极材料的研究

以碳酸盐和氧化物为原料,通过凝胶浇注法制得了Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(SSCF, x=0～1.0)粉体,对不同温度煅烧所得粉体的相组成和微观形貌进行了测定.制备的Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)粉体模压成形后烧结得到SSCF烧结体.测定了烧结体的密度和孔隙率并对烧结体的微观结构进行了观测,用直流四端子法测定了烧结样品的电导率并对其热膨胀系数及电化学性能等进行了测定.结果表明:干凝胶在1000 ℃煅烧可以得到粒度均匀细小的SSCF粉体,其晶体结构随Fe含量发生变化;一定温度烧结的Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)材料具有多孔结构,随烧结温度的增加,烧结体的密度增大,孔隙率减小;Fe的掺杂降低了Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)材料的热膨胀系数,Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)材料在800 ℃时的热膨胀系数为16.4×10~(-6) K~(-1);SSCF材料的电导率随Fe含量的增加而减小,但在500～800 ℃,其电导率均大于100 S·cm~(-1).此外,Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)材料均表现出良好的催化活性.     

高居里点(1-x)Ba_(0.998)La_(0.002)TiO_3+xBi_4Ti_3O_(12)系统陶瓷微观结构及温度特性的研究

采用传统陶瓷制备工艺制备(1-x)Ba_(0.998)La_(0.002)TiO_3+ xBi_4Ti_3O_(12) (0≤x≤0.01)系统陶瓷.对在还原气氛(氮气)中烧成的陶瓷样品在一定温度下进行再氧化处理.研究了不同Bi_4Ti_3O_(12)掺杂浓度以及再氧化过程对BaTiO_3微观结构、介电性能及居里温度Tc的影响.结果表明:掺杂Bi_4Ti_3O_(12)后,BaTiO_3陶瓷的晶粒尺寸明显减小;Bi_4Ti_3O_(12)具有提高陶瓷居里点温度的作用,当x=1.0时,居里温度提高到T_c=150 ℃.随着BIT加入量的增加,电子与缺位混合补偿,晶格中将产生金属离子缺位,以补偿多余电子,因此随着BIT掺入量的增加,电阻率逐渐增大.     

电解液浓度对BaxSr(1-x)TiO3微弧氧化膜微观结构及介电性能的影响

用Ba(OH)2·8H2O和Sr(OH)2·8H2O配制电解液,工艺参数分别设置为电流密度20 A/dm2、电流频率100Hz、反应时间20 min及占空比85;,采用微弧氧化法在工业纯Ti板(99.5;)表面原位生长BaxSr(1-x)TiO3薄膜.分析了相同Ba2+ /Sr+比条件下,电解液浓度对薄膜物相、表面形貌及薄膜厚度的影响.结果表明:所得薄膜均主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成;Ba2+和Sr2+各为0.2 mol/L时所得薄膜的表面平整度及致密性最好,表面粗糙度值最小,并检测了该薄膜在不同频率下的介电常数和介电损耗,发现两者均随频率的增加而减小;薄膜厚度随电解液浓度的增加而增加.     

高电阻温度系数(La0.67Ca0.33MnO3)1-x∶Agx多晶陶瓷的研究

采用溶胶-凝胶法制备了(La0.67Ca0.33 MnO3)1-x∶Agx(x=0.00、0.10、0.15、0.20、0.3、0.4、0.5)系列多晶陶瓷样品,通过XRD、SEM和标准四探针法对材料晶体结构、表面形貌和电学性能的分析研究Ag的添加对材料性能的影响.结果表明:随着Ag添加量的增加,样品的晶格常数逐渐增大,这是由于Ag取代La3+、Ca2+进入晶格使其发生膨胀;并且样品的金属-绝缘体转变温度(Tp)随Ag添加量的增加而升高,从270 K(x=0)升高到281 K(x=0.5),这是由于Ag对La3+、Ca2+的替换导致Mn4+/Mn3+比例增大而提高了双交换作用.值得注意的是,当0.00≤x≤0.15时,TCR值随x的增大而增大,当x=0.15时达到最大值58.6;·K-1;0.15≤x≤0.5时,TCR反而随之降低,这可能是由于高添加量导致材料的烧结质量降低.     

xPMnS-(1-x)PZN陶瓷极化特性研究

本文研究了xPMnS-(1-x)PZN四元系压电陶瓷的极化性能、谐振频率附近的介电性能及谐振频率温度稳定性.结果表明,xPMnS-(1-x)PZN陶瓷中以取向极化为主,具有很好的谐振频率温度稳定性.组成为x=0.6时,xPMnS-(1-x)PZN陶瓷具有最好的综合压电性能,可用于在谐振频率附近应用的水声换能器.     

退火工艺对含Ti-Al阻挡层的硅基Pb(Zr_(0.4),Ti_(0.6))O_3铁电电容器结构和性能影响的研究

应用非晶的Ti-Al薄膜为导电阻挡层,采用射频磁控溅射法和溶胶-凝胶法在Si衬底上制备了La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3/Pb(Zr_(0.4),Ti_(0.6))O_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3/Ti-Al/Si (LSCO/PZT/LSCO/Ti-Al/Si)异质结,研究了550 ℃常规退火(CTA)和快速退火(RTA)工艺对LSCO/PZT/LSCO/Ti-Al/Si结构和性能的影响.实验发现非晶Ti-Al薄膜在经过不同退火工艺后仍具有非晶结构,快速退火6 min的样品具有较好的物理性能.在418 kV/cm的外加电场下,LSCO/PZT/LSCO电容器的剩余极化强度和矫顽电场强度分别为22 μC/cm~2和83 kV/cm.LSCO/PZT/LSCO电容器的漏电行为不依赖于退火工艺,当电场强度低于46.7 kV/cm时为欧姆导电,高于46.7 kV/cm时为肖特基导电机制.     

含NiTi阻挡层的硅基(La0.5Sr0.5)CoO3/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3/(La0.5Sr0.5)CoO3铁电电容器异质结

应用磁控溅射法制备的非晶NiTi薄膜作阻挡层,在Si (100)衬底上构造了(La0.5Sr0.5)CoO3/ Pb(Zr0.4Ti0.6)O3/(La0.5Sr0.5)CoO3(LSCO/PZT/LSCO)铁电电容器异质结,研究了Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜的结构和物理性能.实验发现LSCO/PZT/LSCO铁电电容器具有良好的电学性能,在417kV/cm的驱动场强下,PZT铁电电容器具有较低的矫顽场强(125kV/cm)和较高的剩余极化强度(19.0μC/cm2),良好电容-电压特性(C-V)和保持特性,铁电电容器经过1010次反转后,极化强度没有明显下降,表明了非晶NiTi薄膜可以用作高密度硅基铁电存储器的扩散阻挡层.     

化学溶液法制备GdBa2Cu3O7-x超导薄膜的研究

将乙酸盐溶解在丙酸中获得无氟的前驱溶液,利用化学溶液沉积(CSD)法在LaAlO3(LAO)(100)单晶衬底上外延生长出GdBa2 Cu3 O7-x(GdBCO)超导薄膜.研究了不同退火温度下获得的薄膜的物相、取向、形貌以及超导电性.结果表明:在817℃下合成的GdBCO薄膜具有很好的双轴取向,其超导转变温度(Tc)为92.5 K;在77 K和自磁场下,临界电流密度(Jc)达到1.33 MA/cm2.     

热压烧结对Al2(1-x)MgxTi1+xO5-δ致密性和结构缺陷的影响

以α-Al2O3、锐钛矿型TiO2、MgO为原料,按照名义组成Al2(1-x)MgxTi1+xO5(x=0～0.25)配料,Ar气氛下,1350～ 1550℃热压烧结制备Al2(1-x)MgxTi1+xO5-δ陶瓷.通过XRD、热重分析研究了烧结温度、MgO添加剂对钛酸铝材料致密性和存在的结构缺陷-氧空位的影响,并对机理进行了探讨.实验表明:MgO添加剂对陶瓷的致密性和氧空位浓度的大小无明显的影响;热压烧结温度的升高有利于δ的增加,1350℃时的0.025增加至1550C时的0.058.     

(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的微波介电性能研究

通过传统的固相反应法制备了(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷,系统地研究了LaAlO3含量的变化对陶瓷的晶体结构、微观结构和微波介电性能的影响.结果表明,LaAlO3含量的增加导致(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的晶格结构发生畸变,使得陶瓷的介电常数下降、Q·f值增加,并使其谐振频率温度系数向负值处发生偏移.LaAlO3的含量为x=0.33时,(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的烧结温度为1460℃,展示了良好的微波介电性能:εr=45.3、Q·f=36218 GHz、τf=-0.5 ppm/℃.     

Ba(Zn(1-x)/3Nix/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷的微观结构

本文采用传统的固相陶瓷烧结工艺,利用Ni2+取代Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 的B位Zn2+形成固溶体来研究其微观结构.XRD表明,系统的主晶相为立方钙钛矿的BZNN,并有少量第二相如Ba5Nb4O15、BaNb2O6等存在.随Ni2+含量增加,系统晶格常数a减小;而随烧结温度升高,a逐渐增大.系统在1500 ℃下烧结时为固相烧结;当烧结温度为1550 ℃时,系统由固相烧结转变为液相烧结.较低温度下烧结时,在低角度区有很微弱的1∶ 2有序相产生;烧结温度升高,无序相增加,有序相消失.     

拓扑化学法制备棒状(KxNa1-x)NbO3粉体

以Na2CO3、K2CO3、Nb2O5和KCl为原料,采用拓扑化学反应法合成出一维方向生长钙钛矿结构的棒状KxNa1-x NbO3 (KNN)粉体.首先采用熔盐法合成出棒状的前驱体K2Nb8O21晶体,系统研究了Nb2O5与KCl的起始质量比、合成温度对kNb8O21晶体显微结构和形貌的影响,研究发现当Nb2O5与KCl的质量比为3/8,850℃下保温3h可以获得长度为80～100 μm,直径为3～8 μm的棒状K2Nb8O21晶体,且晶体沿[100]方向生长;然后以棒状的前驱体K2Nb8O21为模板晶粒,采用拓扑化学反应法制备出棒状KNN晶体,研究了Na2 CO3的添加量、烧成温度和保温时间对棒状KNN晶体显微结构和形貌的影响.结果表明:添加过量10wt;的Na2CO3,在900℃下保温3h可以获得沿[001]方向生长的棒状KNN晶体,其中K/Na =47.31/52.69,接近1/1,其长度和宽度分别为30 ～ 50 μm和2～6 μm.     

Sr1+xSm1-xAl1-xTixO4微波陶瓷介电性能研究

以SrCO3,Sm12 O3,Al2O3,TiO2为原料,采用固相反应法制备了Sr1+xSm1-xAl1-xTixO4(x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷,研究了SrTiO3掺人量对其显微结构和微波介电性能的影响.结果表明:SrSmAlO4晶相中固溶SrTiO3,晶胞出现了明显的膨胀;SrSmAlO4陶瓷中固溶SrTiO3相,可降低其烧结温度和陶瓷烧结体的密度;SrSmAlO4陶瓷中固溶SrTiO3相后,可提高其介电常数和品质因素,但对其温频系数影响较小.在1420C/2 h烧结条件下,Sr1.2Sm0.8Al08Ti0 2 O4陶瓷微波介电性能达到:εr=28,Q×f=52600 GHz,τf=4 ppm/℃.     

乙醇共沉淀法制备纳米Li[Ni1/3CO1/3Mn1/3]O2

采用乙醇共沉淀法制备纳米Li[ Ni1/3 Co1/3 Mn1/3] O2材料.采用XRD和SEM对合成材料进行了表征.结果表明:合成材料的粒径为纳米级,平均粒径可达60 nm,此种方法合成材料具有较好的层状结构和较低的阳离子混排程度.在2.8 ～4.3 V(vs Li/Li+)条件下进行充放电测试,结果表明材料具有较好的电化学性能,尤其在高倍率下(10 C),材料的放电性能可以达到大功率用电设备的要求.     

锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2电极过程动力学研究

采用共沉淀法制备锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,通过循环伏安法和电化学交流阻抗分析,探讨了锂离子在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中嵌入和脱出的机制。循环伏安测试结果表明,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料结构中不存在John-teller效应,从而抑制了电极材料和电解液之间的副反应。电化学交流阻抗测试结果表明,随着电压的升高Rct(电荷转移电阻)值逐渐减小,而随着循环次数的增加Rct值逐渐增大。     

AgGa1-xInxSe2晶体的生长习性研究

采用DTA对不同铟含量(x)的AgGa1-xInxSe2多晶熔化和结晶温度进行了测试.结果表明:随着x值的增加其过冷度增大.采用改进的垂直布里奇曼法和实时补温技术,对AgGa1-xInxSe2晶体生长过程中的结晶特性和生长温度场关系进行了研究,并对其结晶形态进行了观测.发现:随着晶体生长过程的进行,熔体结晶温度呈下降趋势,固-液界面发生移动;生长晶体表面存在外形规则、形状相同的半球状小孔,有取向一致的台阶反光面,小孔底部为{112}面.研究结果为大尺寸、高质量的AgGa1-xInxSe2单晶体生长奠定了基础,生长出了尺寸达20 mm×60 mm的完整AgGa1-xInxSe2单晶体.     

Ti3(ZnxAl1-x)C2固溶体热学、电学和力学性质的理论研究

采用第一性原理的密度泛函理论平面波赝势法, 通过投影缀加波(PAW)和广义梯度近似(GGA)系统地研究了Ti₃(Zn_xAl_1-x)C₂的结构、能量、声子性质、电子性质和弹性性质。对MAX相Ti₃AlC₂晶体中A位置的Al元素用Zn元素进行替换掺杂,构建出Ti₃(Zn_xAl_1-x)C₂(x=0,0.25,0.5,0.75,1)固溶体结构模型。计算分析表明:在所研究的掺杂浓度范围内Ti₃(Zn_xAl_1-x)C₂均是热力学、动力学和力学稳定的脆性材料;此外,Ti₃(Zn_xAl_1-x)C₂(x=0,0.25,0.5,0.75,1)均呈现金属性,在费米能级处的电子态密度主要贡献来自Ti-3d态,同时具有离子键、共价键和金属键的综合性质。随着Zn原子掺杂浓度的增加,在一定程度上其导电性和塑性均增强。     

Sr2+置换改性Ca0.25(Li1/2Sm1/2)0.75TiO3陶瓷的微波介电性能研究

采用固相法制备了(Ca1-xSrx)0.25(Li1/2Sm1/2)0.75TiO3(CSLST-x)( x= 0～1/10)系列微波介质陶瓷材料,研究不同含量的Sr2+含量对该体系的相组成、烧结性能和微波介电性能影响.在x=1/22～1/10范围内,Sr2+的掺杂不会改变晶体的结构;在1175～1200 ℃烧结时,相同烧结温度下随着Sr2+含量的增加,介电常数εr增大,无载品质因数与谐振频率乘积Qf值降低;置换离子Sr2+的添加使该体系的烧结温度降低了近200 ℃,并保持良好的微波介电性能.其中,x=1/16的CSLST陶瓷在1200 ℃烧结,保温5 h时具有较好的微波介电性能:εr=97.2,Qf=2490 GHz,τf =14.74 ppm/℃.