室温固态反应制备纳米Ba1－xSrxTiO3固溶体及其结构与介电性能研究

采用室温固态反应合成了一系列Ba_1－xSr_xTiO₃固溶体纳米粉末(0≤x≤1.0). 经XRD物相分析和d-间距-组成图证明, 产品为立方晶系的完全互溶取代固溶体. TEM形貌观察, 粒子基本为球形, 平均粒径40 nm. 该方法具有产率高, 无需溶剂, 对环境无污染等优点. 通过制陶实验, 分别测定了该系列固溶体的室温介电常数、介电损失以及介电常数随温度的变化. 结果发现, 采用室温固态反应在BaTiO₃中掺入适量锶, 由于掺杂离子均匀进入母体晶格, 引起居里点降低, 室温介电常数达11000以上, 介电损耗由BaTiO₃纯相的0.03 (3%)降为0.008 (0.8%). 纳米粉体的烧结温度为1180 ℃, 比传统微米级粉体的烧结温度降低100～150 ℃.     

Ba1-1.5yLayZrxTi1-xO3固溶体的合成、结构与介电特性

用软化学合成方法在100℃以下制备了一系列Ba_1-1.5yLa_yZr_xTi_1-xO₃(0<x<0.3, 0≤y≤0.08)固溶体纳米粉末。XRD物相分析及晶间距-组成图表明，产品为完全互溶取代固溶体。用TEM观察可知其粒子为均匀球形，平均粒径为60纳米。通过制陶实验，对该系列固溶体的介电特性分别进行了测试。结果表明：采用化学掺杂方法在BaTiO₃中掺入适量锆、镧后，样品的室温介电常数可提高到30，000以上，并呈现出规律性。     

B2O3-Bi2O3-ZnO-Al2O3玻璃助烧剂对BaTiO3陶瓷烧结条件、晶体结构和介电性能的影响

通过调节B₂O₃‐Bi₂O₃‐ZnO‐Al₂O₃(BBZA)玻璃的添加量研究其对钛酸钡(BaTiO₃)陶瓷烧结条件、晶体结构和介电性能的影响。结果表明：添加适量的BBZA玻璃能够有效地将BaTiO₃陶瓷烧结温度由1350℃降至950℃,并使其致密化。同时,添加BBZA玻璃后,BaTiO₃的晶体结构随着烧结温度的升高而发生转变(立方相→四方相)。另外,BBZA玻璃的引入使BaTiO₃陶瓷的居里峰得到了有效的抑制和拓宽。陶瓷微观形貌显示,玻璃相均匀分布在BaTiO₃晶粒表面。优化的BaTiO₃陶瓷制备条件如下：BBZA添加量(质量分数)为2.0%,烧结温度为950℃。在该条件下制备的BaTiO₃陶瓷介电常数达到1364,介电损耗低至1.2%。     

纳米钛酸钡基介电材料的水热合成、结构与性能

采用低温-低压水热法, 在170℃, 0.8 MPa以下合成了一系列Ba_1-xSr_xTi_1-yZr_yO₃ (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.3)和Ba_1-xZn_xTi_1-ySn_yO₃(0≤x≤0.3, 0≤y≤0.3)固溶体纳米粉末. 经XRD物相分析和d-间距-组成图证明, 产物为立方钙钛矿结构的完全互溶取代固溶体, 结果符合Vegard 定律. TEM形貌观察, 粒子为均匀球形, 平均粒径70 nm. 通过制陶实验, 分别测定了两个系列固溶体纳米粉末的室温介电常数、介电损失以及介电常数随温度的变化, 结果发现, 用软化学方法在BaTiO₃中掺入适量锶、锌和锆、锡, 由于掺杂离子均匀进入母体晶格, 引起T_C降低, 室温介电常数达18000, 比BaTiO₃纯相提高12倍, 而介电损失却降低至1/6.     

稀土对BaTiO3陶瓷的气相化学热扩渗及其电性能研究

采用气相法对钛酸钡陶瓷扩渗稀土元素，稀土扩渗使BaTiO₃陶瓷的电性能发生了显著变化。室温电阻率明显下降，从4.3×10⁹Ω·m变为4.84Ω·m;随着频率增大和温度升高，交流电导逐渐增大，BaTiO₃陶瓷的导电性更强。稀土扩渗使BaTiO₃陶瓷的介电常数明显增加，尤其在低频下增加显著;介电常数随温度的变化呈明显的PTC效应，并使BaTiO₃陶瓷的居里温度升高为124.9℃。经XRD分析，扩渗的稀土元素并没有进入BaTiO₃陶瓷的晶格中，而是存在于晶界上。经XPS测试分析，稀土扩渗后的BaTiO₃陶瓷中钡、钛、稀土等都存在着不同程度的变价，因而导致了BaTiO₃陶瓷电阻率的降低。TG-DTA曲线分析表明，稀土扩渗后的BaTiO₃陶瓷有较好的高温热稳定性。     

Cu2+离子A位取代对MgTiO3陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相反应制备了Mg_1-xCu_xTiO₃(0.00≤x≤0.20)微波介电陶瓷,研究CuO烧结助剂对MgTiO₃陶瓷的微观结构和微波介电性能的影响。实验结果表明,CuO中的Cu²⁺离子会进入到MgTiO₃晶格中并取代Mg²⁺,形成Mg_1-xCu_xTiO₃固溶体。由于液相效应,适量的CuO可以促进MgTiO₃陶瓷的致密化烧结,降低其烧结温度。Cu²⁺离子的A位取代会改变样品的TiO₆八面体扭曲度。随着Cu²⁺离子含量的增加,会使MgTiO₃陶瓷的结构稳定性降低。随着CuO含量的增加,晶粒的不均匀生长和液相的出现导致样品的品质因数(Qf)下降。同时,Mg_1-xCu_xTiO₃陶瓷的相对密度、结构稳定性和平均共价度的降低也会恶化陶瓷的Qf值。样品的介电常数(ε_r)与离子极化率、杂相和TiO₆八面体扭曲度相关。样品的谐振频率温度系数(τ_f)随TiO₆八面体扭曲度的增加而减小。当x=0.08时,样品可在1 150℃实现致密化烧结,且τ_f值改善至-3.4×10^-5℃^-1。     

BaCe0.8-xNbxGd0.2O3-δ(0≤x≤0.45)的制备及性能研究

采用高温固相反应法制备了质子导体BaCe_0.8-xNb_xGd_0.2O_3-δ(0≤x≤0.45)。结合XRD、SEM、EIS等技术对其物相、微观形貌、稳定性及电导率进行了研究。结果表明,在1 600 ℃烧结5 h制备的质子导体BaCe_0.8-xNb_xGd_0.2O_3-δ(0≤x≤0.45)均能保持主相为斜方晶的钙钛矿结构。Nb的加入可明显提高烧结样品的致密性及在CO₂和水蒸气气氛下的稳定性。在湿润H₂/Ar(0.4%,V/V)气氛中800 ℃下,x=0.1样品的电导率为5.73 mS·cm^-1,电导活化能为0.35 eV,与x=0的样品相当。     

熔盐快速合成Pb1-xLaxTiO3粉体

采用全氧化物为原料，利用熔盐法合成了Pb_1-xLa_xTiO₃(0.0≤x≤0.40)，当x=0.45时，烧绿石相La₂Ti₂O₇出现。计算了合成反应活化能，并在700 ℃下在NaCl-KCl体系中仅用5 min就合成了Pb_0.9La_0.1TiO₃。Pb_1-xLa_xTiO₃陶瓷在0.00≤x<0.25时，晶体结构为四方相，在0.25≤x≤0.40时为立方相。采用700 ℃ NaCl-KCl和900 ℃的Na₂SO₄-K₂SO₄两种熔盐体系获得了尺寸分布集中的球形颗粒，这些表明熔盐法晶体生长为扩散控制生长机理。     

低温烧结NaBi(WO4)2陶瓷的介电性能

采用固相合成法制备了（WO₄）₂（NBW）陶瓷，研究了NBW陶瓷的相结构、形貌、烧结特性和微波介电性能。NBW陶瓷在625~800℃烧结1~4 h能够致密化。X射线衍射表明在625~800℃烧结2 h的NBW陶瓷均为四方晶系白钨矿结构的单相陶瓷。随着烧结温度的提高，NBW陶瓷的介电常数、品质因数（Qf值）先增加后降低，谐振频率温度系数逐渐降低。经650℃烧结2 h获得的NBW陶瓷的介电常数为14.36，Qf值为16 503 GHz，谐振频率温度系数为-1.055×10-5℃^-1。NBW陶瓷与银共烧反应生成Ag₂W₂O₇相，而与Au、Al共烧具备化学兼容性。     

微波反应合成纳米Ba1-xZnxTi1-ySnyO3介电材料及其结构、性能研究

采用微波反应技术,合成了一系列Ba1-xZnxTi1-ySnyO3固溶体纳米粉末（0≤ x≤0.3,0≤y≤0.5),XRD物相分析和d间距一组成图证明,产品为立方晶系的完全 互溶取代固溶体,结果符合Vegard定律。TEM形貌观察,粒子为均匀球形,平均粒 径40nm。通过制陶实验,分别测定了该系列固溶体的室温介电常数、介电损失以及 介电常数随温度的变化,结果发现,采用化学方法在BaTiO3中掺入适量锌和锡,由 于掺杂离子均匀进入母体晶格,引起tc降低,室温介电常数达12000以上,介电损 耗仅为0.007。纳米粉体的烧结温度为1150℃,比传统微米级粉体的烧结温度降低 200－250℃。     

(Zn，M)TiO3(M=Co，Ni，Co0.5Ni0.5)固溶体的溶胶-凝胶法合成

通过改进的溶胶-凝胶工艺在低温(800 ℃)下合成了基于钛酸锌(ZnTiO₃)体系的(Zn_1-xCo_x)TiO₃、(Zn_1-xNi_x)TiO₃和[Zn_1-x(Co_0.5Ni_0.5)_x]TiO₃陶瓷固溶体。采用X射线衍射分析(XRD)和差示扫描量热法(DSC)等测量技术对产物进行了物相和热稳定性分析。XRD结果表明，获得单一六方相(Zn_1-xCo_x)TiO₃、(Zn_1-xNi_x)TiO₃和[Zn_1-x(Co_0.5Ni_0.5)_x]TiO₃时各自的固溶稳定区间为0.5 ≤ x ≤ 1.0, 0.9 ≤ x ≤ 1.0和0.8 ≤ x ≤ 1.0。与此同时，热分析结果证实，伴随钛酸锌基陶瓷体系掺杂钴量的增加，其六方相的热稳定性提高，且效果比掺杂镍更加显著。     

低温合成四方相BaTiO3及其压电催化性能

基于淀粉糊化机制低温合成了四方相BaTiO₃粉体。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外可见吸收光谱、X射线光电子能谱对合成粉体的形貌、物相进行表征;在超声条件下,以系列典型染料为降解对象测试BaTiO₃压电催化性能。结果显示,煅烧温度为600℃时即可获得四方相BaTiO₃粉体,且随着温度的提升,结晶度逐渐增加;当煅烧温度为700℃时,合成的BaTiO₃粉体尺寸分布均匀,分散度良好,呈现类立方体状;在超声驱动下,BaTiO₃降解罗丹明B、刚果红、甲基橙染料时均展现出良好的效果,反应速率常数分别为1.090×10^-2、1.113×10^-2、1.084×10^-2 min^-1,并以降解刚果红为对象揭示其压电催化的机理,即空穴和超氧自由基是降解过程中的主要反应物质。     

BST和BZT系列固溶体的均相沉淀法合成及表征

采用均相沉淀法, 在低温(90 ℃)、低pH值(8～9)、短时间(3～3.5 h)条件下成功地合成了系列Ba_1－xSr_xTiO₃ (BST)和BaZr_xTi_1－xO₃ (BZT)固溶体. 通过XRD、化学分析法、SEM和AFM等手段表征了固溶体的结构、组成和形貌. 结果表明: BST, BZT的晶胞常数随组成呈线性关系, 符合Vegard定律, 该系列固溶体为完全互溶固溶体, 且目标产物组成精确, 颗粒为球形, 分布均匀. 初步讨论了复合矿化剂的均相化作用及羟基释放作用、分散剂对BST, BZT晶粒的聚集生长及分散机理.     

Ba1-xSrxTi1-yMyO3固溶体的湿化学法合成与介电特性

A series of Ba_1-xSr_xTi_1-yM_yO₃ (M=Zr,Sn, 0≤ x≤ 0.5,0≤ y≤ 0.3) solid solutions were synthesized by chemical method at below 100℃ . XRD and cell parameters component figures of the series of the solid solutions powder demonstrated that the compounds are mutually miscible in the solid solutions. The particls size is about 70nm with spherical shape and uniform distribution. The result of preparing ceramics showed that after adulterating with Sr²⁺ and Zr⁴⁺ or Sn⁴⁺ in pure BaTiO₃ phase, the dielectric constant increased eight times while the dielectric loss decreased three times at room temperature.     

Ce1－xNdxO2－δ固溶体的电子顺磁共振谱和阻抗谱的研究

利用溶胶-凝胶方法在800 ℃焙烧10 h后, 合成了固溶体Ce_1－xNd_xO_2－δ (x＝0.05～0.55), X射线衍射(XRD)测试表明固溶体已经形成立方萤石结构; 电子顺磁共振谱(EPR)研究表明在固溶体Ce_1－xNd_xO_2－δ中随着掺杂量x的增大, Ce^3＋离子含量减少, 说明掺杂Nd^3＋离子可以抑制Ce^4＋的还原; 交流阻抗谱的测量表明固溶体Ce_0.9Nd_0.1O_2－d 具有离子导电特性, 600和700 ℃时的电导率分别为4.25×10^－3和1.12×10^－2 S•cm^－1, 活化能为0.68 eV.     

Li2+2xZn1-xSiO4水基溶胶-凝胶法合成及其离子导电性

用水基溶胶凝胶法制备了锂离子导体Li_2+2xZn_1-xSiO₄(0≤x≤0.5)。实验中对干凝胶的热稳定性进行了TG-DTG分析。XRD谱结果表明形成了与Li₃PO₄结构相关的固溶体Li_2+2xZn_1-xSiO₄。TEM结果则显示晶粒尺寸为50nm左右,并应用交流阻抗谱技术进行了样品烧结体的电性能测试。     

Ba0.4Sr0.6Co1-xFexO3-δ系阴极材料的制备和表征

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba_0.4Sr_0.6Co_1-xFe_xO_3-δ(x=0.0～0.8)系列粉体。利用XRD和SEM对材料的结构和微观形貌进行分析,用直流四端子法测量了烧结陶瓷体在中温(450～800 ℃)范围内的电导率。结果表明,制备的样品为单一钙钛矿相,随着Fe含量增加,XRD衍射峰值向高角度方向稍有偏移。电导率随着温度及Fe含量的变化出现极大值,在x＜0.2时,Ba_0.4Sr_0.6Co_1-xFe_xO_3-δ系列烧结体在中温(450～800 ℃)区的电导率,随Fe掺入量的增大而增大,x=0.2样品的电导率最高,800 ℃时达244.7 S·cm^-1,远超过文献报道值,进一步增大Fe含量导电性能变差。     

Pd/MnOx+Pd/γ-Al2O3整体式催化剂降解地表臭氧

用高锰酸钾与硝酸锰氧化还原反应制备了高活性的氧化锰(MnO_x)催化组分,用胶溶法制备了高比表面积的γ-Al₂O₃载体,分别用等体积浸渍法制备了Pd/MnO_x和Pd/γ-Al₂O₃催化剂,然后将两者机械混合涂覆于堇青石上制得Pd/MnO_x+Pd/γ-Al₂O₃整体式催化剂。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H₂-TPR)和低温N₂吸附-脱附对催化剂进行了表征。考察了在300至700℃焙烧MnO_x对催化剂降解地表O₃活性的影响。结果表明,Pd和MnO_x之间存在协同作用;MnO_x焙烧温度对催化剂活性有一定的影响,其中以600℃焙烧时催化剂的活性最高,O₃的起始(12℃)转化率达到88%,完全转化温度为18℃。MnO_x的物相和催化剂表面的吸附氧物种对催化活性影响较大,适当比例的MnO₂和Mn₂O₃共存有利于O₃分解,表面吸附氧为O₃分解的活性氧物种。     

中温固体氧化物燃料电池阴极材料Sm2-xCexCuO4的制备与性能研究

采用甘氨酸-硝酸盐法合成了新型中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)阴极材料Sm_2-xCe_xCuO₄(SCC，x=0.0～0.25)。利用XRD和SEM对材料的结构、化学稳定性和微观形貌进行分析表明，该阴极材料与电解质Ce_0.9Gd_0.1O_1.9(CGO)在1 000 ℃烧结时不发生反应;且烧结2 h后，二者之间形成良好的接触界面。利     

在Mo改性的Rh/AC(Rh/MoOx)催化剂上的四氢糠醇选择性加氢

以Mo改性的Rh/AC (Rh-MoO_x/AC)为催化剂,研究了四氢糠醇加氢开环制备1,5-戊二醇的催化性能.采用TEM、XPS和NH3吸附热量表征催化剂,并考察了反应工艺条件.表征结果表明,低价态Mo所提供的中等强度的酸中心是加入Mo可提高催化剂活性的主要原因.催化反应结果表明:以水为溶剂,以n_Mo/n_Rh=0.15的Rh-MoO_x/AC为催化剂,还原温度为550 ℃,反应温度为120 ℃,反应压力为8 MPa,反应时间为10 h,四氢糠醇的转化率为64%,1,5-戊二醇的选择性为100%.