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。     

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 ℃.     

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-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.     

氮掺杂二氧化钛粉体(TiO2-xNx)的制备与性能表征

采用硫酸法生产钛白粉的中间产物偏钛酸为原料, 利用盐酸溶解-氨水中和沉淀法制得前驱体水合二氧化钛, 再在氨氩气氛的管式炉中进行掺氮反应, 制备出了具有可见光活性的纳米TiO_2-xN_xx粉体. 重点讨论了反应温度与反应时间对纳米TiO_2-xN_xx粉体的粒径、晶型及掺氮量的影响, 并研究了TiO_2-xN_x粉体的吸光性能和光催化性能.     

钴铁双金属氧化物多孔纳米棒的制备及其电解水析氧性能

通过简单的钴铁前躯体热分解法制备了系列一维Co_1-xFe_xO_y（0≤x≤1）多孔纳米材料,并在1 mol·L^-1 KOH溶液中研究了其电解水析氧催化性能。研究发现不同Fe掺杂量对材料的结构与电解水析氧催化性能有较大的影响,其中16%（n/n）Fe掺杂量的Co_1-xFe_xO_y具有最优的析氧催化性能。在10 mA·cm^-2电流密度下其析氧过电位为345 mV,塔菲尔斜率为54 mV·dec^-1,并表现出优异的析氧稳定性能。廉价、高效的Co_1-xFe_xO_y多孔纳米棒材料有望成为优良的析氧催化剂用于电解水制氢。     

空气中合成固溶体荧光粉Ba2(Zn, Mg)Si2O7:Ce3+,Eu2+,Eu3+及其发光特性

采用高温固相法在空气中合成了Ba_1.97-yZn_1-xMg_xSi₂O₇:0.03Eu,yCe³⁺系列荧光粉。分别采用X-射线衍射和荧光光谱对所合成荧光粉的物相和发光性质进行了表征。在紫外光330~360 nm激发下,固溶体荧光粉Ba_1.97-yZn_1-xMg_xSi₂O₇:0.03Eu的发射光谱在350~725 nm范围内呈现多谱峰发射,360和500 nm处有强的宽带发射属于Eu²⁺离子的4f⁶5d¹-4f⁷跃迁,590~725 nm红光区窄带谱源于Eu³⁺的⁵D₀-⁷F_J (J=1,2,3,4)跃迁,这表明,在空气气氛中,部分Eu³⁺在Ba_1.97-yZn_1-xMg_xSi₂O₇基质中被还原成了Eu²⁺;当x=0.1时,荧光粉Ba_1.97Zn_0.9Mg_0.1Si₂O₇:0.03Eu的绿色发光最强,表明Eu³⁺被还原成Eu²⁺离子的程度最大。当共掺入Ce³⁺离子后,形成Ba_1.97-yZn_0.9Mg_0.1Si₂O₇:0.03Eu,yCe³⁺荧光粉体系,其发光随着Ce³⁺离子浓度的增大由蓝绿区经白光区到达橙红区;发现名义组成为Ba_1.96Zn_0.9Mg_0.1Si₂O₇:0.01Ce³⁺,0.03Eu的荧光粉的色坐标为(0.323,0.311),接近理想白光,是一种有潜在应用价值的白光荧光粉。讨论了稀土离子在Ba₂Zn_0.9Mg_0.1Si₂O₇基质中的能量传递与发光机理。     

有机/无机杂化纳米结构单元的空间构型研究

利用乙烯基三甲氧基硅烷(VMS)水解缩合, 制备了有机/无机杂化纳米结构单元乙烯基倍半硅氧烷(VSSO). 采用FTIR, NMR(¹H, ¹³C和²⁹Si)和MALDI-TOF MS测试, 结合SSO的结构通式T_n(OH)_x(OR′)_y [x, y = 0, 1, 2 …; n = 1, 2 …; T = RSiO_{1.5&#8722;(x + y)/2n}]推测出具有固定分子量的水解缩合产物VSSO所对应的多个结构简式. 运用量子力学计算的方法, 以单一VSSO整体分子为模型, 得出了各种结构的几何参数(Si-O和Si-C键长, Si-O-Si和O-Si-O的键角)和分子体系的总能量. 根据计算结果可知, VSSO的梯型结构较笼型结构具有较高的稳定性, 并得出VSSO可能的最合理、最稳定的结构类型是梯型的结论.     

La促进型六铝酸盐Ba1－xLaxFeAl11O19－δ催化甲烷燃烧性能

用碳酸铵水溶液共沉淀法制备了系列Ba_1－xLa_xFeAl₁₁O_19－δ六铝酸盐型催化剂,并以甲烷燃烧为探针反应考察催化剂的催化活性.La部分取代Ba提高了催化剂的催化甲烷燃烧活性,且随La取代量的增加,催化剂的起燃温度呈规律性变化,镧、钡之间存在最佳配比,活性最好的催化剂为Ba_0.2La_0.8FeAl₁₁O_19－δ,其催化甲烷燃烧的起燃温度仅有495 ℃（V_CH4:V_O2:V_N2=1:4:95）.XRD和SEM结果表明,不同含量镧掺杂的材料经1 200 ℃焙烧5 h后，呈现典型的六铝酸盐结构特征；不同温度的焙烧实验表明掺杂镧能够促进六铝酸盐相的形成.Diffuse UV-Vis表征表明催化剂中的铁呈＋3价,Diffuse UV-Vis, TPR和FT-IR结果表明Ba、La、Fe之间存在协同作用.     

纳米TiO2-MnO2复合材料的合成、结构与光催化性能

以TiCl₄, MnSO₄·H₂O, NH₃·H₂O为原料, 把TiCl₄和MnSO₄·H₂O按照化学计量比共同水解, 得到的水合氧化物中间体放入高压釜中在150℃, 0.5 MPa下进行反应, 经过滤、洗涤、烘干, 得到纳米TiO₂-MnO₂复合材料. XRD结合DTA-TG分析证明产品为非晶态, 780℃以上转变为金红石型的Ti_1-xMn_xO₂. TEM形貌观察, 粒子基本为球形, 平均粒径20 nm; 将样品均匀分散在甘油-水混合液中, 利用UV-1200紫外-可见分光光度计测试了样品的光吸收性能, 发现该纳米复合材料秉承了纳米TiO₂和MnO₂两者的优点, 对紫外光和可见光均有很强的吸收. 利用该纳米复合材料作为光催化剂对有机染料溶液进行了降解实验, 发现在日光照射60 min后, 对酸性红B、酸性黑234以及两者混合染料的降解率可达100%.     

纳米钙钛矿LaxSr1-xFe1-yCoyO3复合氧化物的制备和表征

用甘氨酸-硝酸盐燃烧合成法，制备La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃复合氧化物的陶瓷粉末，对该钙钛矿型氧化物进行了XRD、IR、紫外漫反射光谱及循环伏安曲线分析。结果表明：该复合氧化物粉体平均晶粒为15.3～29.8 nm,为立方和正交晶系。该氧电极具有双功能催化特性，但不完全可逆。对水溶液染料进行光解实验，利用紫外-可见、人工神经网络光度法研究La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃的催化性能。结果表明：CO²⁺的加入可使La_xSr_1-xFeO₃的光催化活性有所提高，B位离子(Fe³⁺，CO²⁺)改变与加入，使La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃(x=0.7，0.3；y=0.3，0.9，1)光催化活性高于La_xSr_1-xFeO₃。同时，对5种染料进行紫外光解，在0.75 h，脱色率大于91%，并为动力学一级反应。     

Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)1-xCuxO3陶瓷的介电性能、弛豫行为与结晶化学特性

采用固相合成法, Bi3+作施主掺杂A位, Cu₂₊作受主掺杂B位, 制备了Ba_0.98Bi_0.02(Ti_0.9Zr_0.1)_1-xCu_xO₃(x=0, 0.01, 0.02, 0.03)陶瓷样品。借助XRD、LCR等研究了该陶瓷的结构与介电性能。结果表明:当x=0.03时, 陶瓷样品出现第二相。通过GULP模拟, 缺陷偶极子的稳定性从低到高依次为:[2Bi_Ba^·+V_Ba"]、[2Bi_Ba^·+Cu_Ti/Zr"]、[Cu_Ti/Zr"+V_O^··], 结合实验可知:介电弛豫程度与晶体中缺陷偶极子的存在形式相关, 其中x=0.01时, 晶体中以[2Bi_Ba^·+Cu_Ti/Zr"]为主。随Cu₂₊掺杂量的增加, 介电常数增加, 介电常数与B位键价和呈反比变化、与八面体BO₆的体积呈正比变化。     

LaNiO3衬底上Pb(ZrxTi1－x)O3铁电薄膜及梯度薄膜的制备和研究

报道了在镍酸镧 (LaNiO₃, 简称LNO)衬底上锆钛酸铅 [Pb(Zr_xTi_1－x)O₃, 简称PZT]铁电薄膜及其成分梯度薄膜的结构、介电性能、铁电性能以及热释电性能. 首先通过金属有机化合物热分解(MOD)法在Si(100)基片上制备出LaNiO₃, 薄膜, 再通过溶胶-凝胶(sol-gel)法, 在LNO/Si(100)衬底上制备出Pb(Zr_0.80Ti_0.20)O₃, [PZT(80/20)]和Pb(Zr_0.20Ti_0.80)O₃, [PZT(20/80)]铁电薄膜及其成分梯度薄膜. 经俄歇微探针能谱仪(AES)对制备的梯度薄膜进行了成分深度分析, 结果证实成分梯度的存在. 经XRD分析表明, 制备的梯度薄膜为四方结构和三方结构的复合结构, 但其晶面存在一定的结构畸变. 经介电频谱测试表明, 梯度薄膜的介电常数比每个单元的介电常数要大, 但介电损耗相近. 在10 kHz下, 梯度薄膜的介电常数和介电损耗分别为317和0.057. 经电滞回线的测试表明, 梯度薄膜的剩余极化强度比每个单元都大, 而矫顽场却明显较小. 梯度薄膜的剩余极化强度和矫顽场分别为29.96 μC•cm^-2 和54.12 kV•cm^－1. 经热释电性能测试表明, 室温下梯度薄膜的热释电系数为5.54×10-8 C•cm^－2•K^－1, 高于每个单元的热释电系数.     

CexTi1-xO2复合氧化物表面结构和体相结构的演变

利用X射线衍射、N₂吸附等温线、X射线光电子能谱、X射线吸收谱、H₂-程序升温还原、甲基橙选择化学吸附和等电点测定等方法研究了共沉淀方法制备的一系列Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的结构. 成功发展了甲基橙选择化学吸附和等电点方法研究Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的最外层表面结构, 并定义了“等价CeO₂表面覆盖度”来描述Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的最外层表面结构. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物 (x ≥ 0.7)形成立方萤石相固溶体, Ce_0.3Ti_0.7O₂表现出纯的单斜相, 而其它复合氧化物表现出混合相. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物最外层表面结构的演变行为不同于其体相结构.Ce_0.7Ti_0.3O₂立方萤石相固溶体最外层表面已经部分形成了单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂, 随Ce含量的降低, 单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂从最外层表面向体相生长. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物立方萤石相固溶体和单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂分别在相对较低和较高的温度表现出好的还原性能. 上述结果提供了全面和深层次的Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物结构信息.     

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。     

柠檬酸溶胶-凝胶法制备的Ce1-xZrxO2: 结构及其氧移动性

采用 XRF、XRD、Raman、XPS、H₂-TPR 以及与氩离子刻蚀相结合的XPS等表征技术对柠檬酸溶胶-凝胶法制备的Ce_1-xZr_xO₂ (0≤x≤1)样品的结构及其氧移动性进行了研究. 结果表明, Ce_1-xZr_xO₂ 样品的晶型结构对其中氧的移动性有明显影响. 当x≤0.15 时, Ce_1-xZr_xO₂ 以立方CeO₂相 Ce-Zr-O 固溶体存在, 随着Zr含量的逐渐增加, CeO₂晶胞体积减小、氧空位浓度增加, 氧移动性逐渐增强; 当x＞0.15时, 形成四方ZrO₂相和立方CeO₂相Ce-Zr-O固溶体的混合物, 随着Zr含量的逐渐增加, 四方ZrO₂相的含量增加、氧空位浓度减小, 氧移动性逐渐减弱. 因此, Ce_0.852Zr_0.152O₂样品具有最高的氧移动性.     

层状O2结构锂锰氧化物Li0.60[MgxCoyMn1-x-y]O2的制备及结构表征

本文采用离子交换法分别制备了双复合锂锰氧化物Li_0.60[Mg_xMn_1-x]O₂(0.05 ≤ x ≤ 0.15)和三复合锂锰氧化物Li_0.60[Mg_xCo_yMn_1-x-y]O₂(x=0.05，0.05 ≤      

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。     

凝胶自燃法合成LaxSr1-x CoyFe1-y O3-α纳米粉体

用凝胶自燃法制备了La_xSr_1-x Co_yFe_1-y O_3-α纳米粉体，研究了粉体的元素组成和掺杂性能，表征了粉体的晶相结构，测试了其粒度和形貌。结果表明应用凝胶自燃工艺合成的La_xSr_1-x Co_yFe_1-y O_3-α粉体材料粒子大小非常均匀，元素掺杂性能好，晶相单一，不需经高温热处理便能直接形成钙钛矿型结构。     

TixNy团簇结构的密度泛函研究

采用杂化密度泛函方法(B3LYP)和有效核势基组预测了Ti_xN_y (x≤3, y≤2)团簇的结构及稳定性, 并分析了可能存在构型的电子结构. 结果表明Ti₂N中体系的自旋多重度由Ti原子决定. Ti₃N中随着N的配位数增加, N的负电荷增加, 平均每个Ti向N提供约0.3个电子. 从Ti₂N₂可能稳定构型分析, 成键数目越多, 能量上越有利, 且Ti—N键的数目的增加, 将削弱N—N间的成键.