锶掺杂对La1-xSrxNbO4-σ质子导体性能的影响

利用高温固相反应法制备了Sr掺杂LaNbO₄质子导体La_1-xSr_xNbO_4-σ(0≤x≤0.02),并且对其性能进行了表征。XRD分析表明,所有的样品具有单斜结构,晶胞体积随Sr掺杂量的增加而增大;La_1-xSr_xNbO_4-σ样品在沸水中和二氧化碳气氛中具有很好的化学稳定性。SEM分析表明,La_1-xSr_xNbO_4-σ粉体经1500℃烧结8h后均得到致密的、晶粒均匀的样品;Sr的掺杂抑制了陶瓷体裂缝的产生和晶粒的过度增长;随Sr的掺杂量增加,晶粒变小。交流阻抗谱分析表明,Sr掺杂改变了LaNbO₄的电导率,其中样品La_0.995Sr_0.005NbO_4-σ具有最高的电导率;样品在25℃水汽饱和的5%H₂-Ar气氛下的电导率明显高于干燥空气气氛,在800℃时,La_0.995Sr_0.005NbO_4-σ电导率达到0.003S·cm^-1,电导活化能为0.44eV。     

正铌酸镧(LaNbO4)及其掺杂粉体的发光特性

采用化学共沉淀法和高温固相法合成制备得到纯的和掺杂Tb的LaNbO4超细粉体, 并对其发光性能进行了激发和发射光谱分析.测试表明, LaNbO4可被汞线激发, 发射波长处于蓝紫光区; 相比高温固相法, 化学共沉淀法制备的LaNbO4粉末相对发光强度增加3～4倍;Tb的掺杂使(La, Tb)NbO4粉体在汞线激发下发出黄绿色光, (La, Tb)NbO4的基质络离子NbO6发生淬灭, 并对有关机制进行了讨论.     

正铌酸镧(LaNbO4)及其掺杂粉体的发光特性

采用化学共沉淀法和高温固相法合成制备得到纯的和掺杂Tb的LaNbO4超细粉体, 并对其发光性能进行了激发和发射光谱分析.测试表明, LaNbO4可被汞线激发, 发射波长处于蓝紫光区; 相比高温固相法, 化学共沉淀法制备的LaNbO4粉末相对发光强度增加3～4倍;Tb的掺杂使(La, Tb)NbO4粉体在汞线激发下发出黄绿色光, (La, Tb)NbO4的基质络离子NbO6发生淬灭, 并对有关机制进行了讨论.     

La1-xSrxCoO3-δ体系中缺陷形成与输运过程研究

利用碘滴定法测定了钙钛矿型复合氧化物La1-xSrxCoO3-δ系列样品中金属元素的平均价态及氧的非化学计量值。实验发现:La1-xSrxCoO3-δ样品中的Co元素的平均价态随Sr掺杂量x的增加先增后减,室温下,在x=0.5时取最大值,温度升高,最大值移至x=0.4处。实验还发现,样品的电导率和330 K时的内耗峰峰高随Sr掺杂量x的变化也有类似极值,且极值点也分别出现在0.4和0.5左右,表明复合氧化物La1-xSrxCoO3-δ中的电子传导是通过极化子进行的。对于同一Sr掺杂量的样品,Co元素平均价态随温度的增加而减小。     

Li2Sr0.995-xSiO4:0.005Eu2+,xLa3+荧光粉的晶体结构与发光特性

采用高温固相反应法在还原气氛下制备了Li2Sr0.995-x SiO4:0.005Eu2+,xLa3+荧光粉。利用X射线衍射仪、荧光光谱仪和紫外可见分光光度计对样品的晶体结构、激发光谱、发射光谱与荧光衰减寿命以及漫反射光谱进行测试分析。实验结果表明:所制得的样品为单一相的Li2SrSiO4晶体结构化合物。Li2Sr0.995-x SiO4:0.005Eu2+,xLa3+荧光粉的激发光谱均呈现出宽激发带,其中最强的激发峰位于408 nm左右。在此波长激发下可得到峰值位于570 nm左右的宽波段单峰发射光谱,其对应于Eu2+离子4f65d1→4f7电子跃迁。La3+掺杂Li2SrSiO4:Eu2+荧光粉基质产生了晶格缺陷[2La·Sr·V″Sr],其可以吸收光能并将能量传递给发光中心离子Eu2+,进而增强Li2Sr0.995SiO4:0.005Eu2+荧光粉的发光强度。漫反射光谱和荧光衰减寿命测试结果也证实La3+掺杂能够增加Eu2+的激发态吸收能量,延长发光中心Eu2+离子荧光衰减寿命。     

固溶体Ce_(1-x)Eu_xO_(2-δ)的~(151)Eu Mssbauer谱和电性能研究

利用溶胶-凝胶方法在800℃灼烧10h后,合成了固溶体Ce1-xEuxO2-δ(x=0.05~0.5),晶粒平均尺寸为60nm左右,XRD分析表明固溶体的结构为单相立方萤石结构。Mssbauer谱测试表明固溶体Ce1-xEuxO2-δ中Eu离子价态为+3价,同质异能移IS值随掺杂量x增加而增大。Eu3+的四极劈裂QS值小于零,表明Eu3+周围的晶体场是非对称的,QS的绝对值随掺杂量x增加而增大,说明随掺杂量x增加,晶体场对称性越差。阻抗谱测试表明通过掺杂使固溶体Ce1-xEuxO2-δ的导电率得到很大提高,电导率在x=0.2时达到最大值σ800℃=1.28×10-2S·cm-1,电导活化能达到最小值为Ea=0.72eV。     

Ce_(0.8)Nd_(0.2)O_(1.9)-La_(0.95)Sr_(0.05)Ga_(0.9)Mg_(0.1)O_(3-δ)固体复合电解质的结构和电性能

采用溶胶-凝胶法分别制备La0.95Sr0.05Ga0.9Mg0.1O3-δ(LSGM)和Ce0.8Nd0.2O1.9(NDC)电解质,并在NDC溶胶中加入0-15%(w,质量分数)的LSGM预烧粉体制得NDC-LSGM复合电解质,研究不同质量比复合电解质的结构和电性能.采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X能量色散谱仪(EDS)对样品进行结构表征,交流(AC)阻抗谱测试样品导电性能.结果表明:NDC-LSGM复合体系主要由立方萤石结构相、钙钛矿结构相和杂质相组成;LSGM的添加可促进晶粒的生长,产生大量相界面,清除或降低SiO2有害影响,明显提高晶界导电性;LSGM质量分数为10%的样品NL10具有最高晶界电导率和总电导率,400°C时NL10的晶界电导率σgb和总电导率σt分别为12.15×10-4和3.49×10-4S cm-1,与NDC的σgb(1.41×10-4S cm-1)和σt(1.20×10-4S cm-1)相比分别提高了7.62和1.91倍,总电导率的提高主要归因于晶界电导率的影响.     

La2-xSrxMo2O9-α仅的制备及氧离子导电性能

用固相反应法合成了立方相陶瓷样品La2-xSrxMo2O9-α(x=0.05,0.10,0.15).采用交流阻抗谱、气体浓差电池和氧泵(氧的电化学透过)等多种电化学方法研究了样品在550～1000℃下氧离子的导电性质.结果表明:La2-xSrxMo2O9-α陶瓷在氧化性气氛中几乎是纯的氧离子导体;在还原性气氛中为氧离子和电子的混合导体;掺杂量x对样品的电导率有着明显影响,其中x=0.10的样品La1.9Sr0.1Mo2O9具有最高的氧离子电导率,1000℃时的氧离子电导率约为0.17 S·cm-1.     

La0.9M0.1Ga0.8Mg0.2O3-α的中温质子导电性及其在常压合成氨中的应用

采用水热沉淀法制备了La0.9M0.1Ga0.8 Mg0.2O3-a(M=Ca2+,Sr2+,Ba2+)陶瓷样品的前驱体,沉淀剂来自尿素在水热条件下的水解产物.前驱体经煅烧和烧结后得到陶瓷样品.XRD显示样品具有单一的斜方晶LaGaO3钙钛矿结构.同位素效应和氢的电化学透过(氢泵)实验证明陶瓷样品具有质子导电性.用AC阻抗谱法测定了样品在300~600℃、氢气气氛中的质子电导率,其人小取决于La位掺杂的碱土金属离子:σ(M=Sr2+)>σ(M=Ba2+)>σ(M=Ca2+).以La0.9M0.1Ga0.8Mg0.2O3-a为固体电解质进行了常压合成氨,最佳合成温度为520℃.当施加的电流密度为1mA-cm-2、合成温度为520℃时,氨产率分别为:1.63X 10-9 mol·s-1cm-2(M=Ca2+),2.53X 10-9 mol·s-1·cm-2(M=Sr2+)和2.04X10-9mol·s-1,cm-2(M=Ba2+).     

Ce1－xPrxO2－δ (x＝0.05～0.30)固溶体的合成及其性质研究

利用溶胶-凝胶法合成了固溶体Ce1－xPrxO2－δ (x＝0.05～0.30). X射线衍射(XRD)分析表明, 在x≤0.30的范围内形成了单相萤石结构固溶体Ce1－xPrxO2－δ; X射线光电子能谱(XPS)结果表明, 样品中氧缺位浓度随掺杂量增大而增大, 铈离子主要为Ce4＋离子, 镨离子以混合价态Pr3＋和Pr4＋存在; 拉曼光谱(Raman)观察到两个峰, 458 cm－1峰为特征F2g振动谱带, 较宽的570 cm－1峰与样品中氧离子缺位有关; 交流阻抗谱测试表明, 固溶体Ce1－xPrxO2－δ的电导率随掺杂量增加而增大, x＝0.2时, 电导率达到最大, 活化能较低, σ600 ℃＝3.28×10－2 S/cm, σ700 ℃＝6.06×10－2 S/cm, Ea＝0.54 eV (250～650 ℃), Ea＝0.49 eV (650～800 ℃).     

La1-xSrxCu0.9Fe0.1O2．5-δ阴极材料的合成与电导率研究

采用低温燃烧合成技术制备了La1-xSrxCu0．9Fc0．1O2．5-δ（x=0．1-0．4）粉体。利用X-射线衍射（XRD）和差热分析（DTA）技术对粉体的性能进行了表征。XRD结果表明，经800℃焙烧的La0．9Sr0．1Cu0．9Fe0．1O2．5-δ粉体的对称性较低，未形成钙钛矿结构，其余La1-xSrxCu0．9Fe0．1O2．5-δ（x=0．2-0．4）粉体为四方钙钛矿结构，晶体结构参数之间满足关系式a=b≈2√2c。DTA结果证明La1-xSrxCu0．9Fe0．1O2．5-δ在800℃以下是热力学稳定的，不会发生分解反应。采用直流四电极法测试了La1-xSrxCu0．9Fe0．1O2．5-δ试样在100-800℃之间的电导率。试样的电导率^ln（σT）与1／T之间呈很好的线性关系，说明La1-xSrxCu0．9Fe0．1O2．5-δ在测试温度范围内服从小极化子导电机制。Sr掺杂量对试样的电导率和电导活化能有着明显的影响，当Sr掺杂量为0．3时，La1-xSrxCu0．9Fe0．1O2．5-δ的电导率最高，电导活化能最小。     

固溶体Ce1-xEuxO2-δ的151Eu Mssbauer谱和电性能研究

利用溶胶-凝胶方法在800 ℃灼烧10 h后, 合成了固溶体Ce1-xEuxO2-δ(x=0.05～0.5), 晶粒平均尺寸为60 nm左右, XRD分析表明固溶体的结构为单相立方萤石结构. M(o)ssbauer谱测试表明固溶体Ce1-xEuxO2-δ中Eu离子价态为+3价, 同质异能移IS值随掺杂量x增加而增大. Eu3+的四极劈裂QS值小于零, 表明Eu3+周围的晶体场是非对称的, QS的绝对值随掺杂量x增加而增大, 说明随掺杂量x增加, 晶体场对称性越差. 阻抗谱测试表明通过掺杂使固溶体Ce1-xEuxO2-δ的导电率得到很大提高, 电导率在x=0.2时达到最大值σ800 ℃=1.28×10-2 S·cm-1, 电导活化能达到最小值为Ea=0.72 eV.     

固体电解质Ce_(0.9)Er_(0.1-x)Pr_xO_(1.95+δ)的微观结构及电性能

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了固体电解质Ce0.9Er0.1-xPrxO1.95+δ(x=0.02~0.08),利用X射线粉末衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和交流阻抗谱研究了样品的微观结构和电性能.XRD结果表明,800℃煅烧的所有样品均形成了单相立方萤石结构;Raman光谱结果表明,Ce0.9Er0.05Pr0.05O1.95+δ具有氧缺位的立方萤石结构;XPS分析表明,Ce0.9Er0.05Pr0.05O1.95+δ存在氧缺位,Pr3+离子和Pr4+离子共存;AFM观测结果表明,1300℃下烧结的样品比1400℃下烧结的样品致密;交流阻抗谱结果表明,Pr掺杂量x=0.05时,Ce0.9Er0.05Pr0.05O1.95+δ的电导率最高(σ600℃=1.34×10-2S/cm,Ea=0.90 e V),比未掺杂Pr的Ce0.9Er0.1O1.95(σ600℃=8.81×10-3S/cm,Ea=0.92 e V)提高了52%,说明在Ce0.9Er0.1O1.95中适量掺杂Pr可提高材料的电导率,降低活化能.     

钙掺杂对La2-xCaxCe2O7-δ性能影响研究

利用高温固相反应法制备了高温质子导体La2-xCaxCe2O7-δ(0≤x≤0.2)。分别利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对试样的相组成、微观形貌进行了表征。并对试样在水蒸气和CO2气氛中的化学稳定性进行了测试。研究了不同掺杂量和不同测试气氛对La2-xCaxCe2O7-δ电性能的影响。实验结果表明:1 500℃烧结的试样均形成萤石型结构;试样在CO2和水蒸气气氛中表现出良好的化学稳定性。试样在湿润氢气气氛下的电导率明显高于干燥空气气氛,x=0.1的试样在湿润氢气气氛中具有最高的电导率,850℃时达到3.16×10-2S.cm-1,电导活化能为84.93 kJ.mol-1。     

Sm0.5Sr0.5Co1-xCuxO3-δ阴极材料的合成与性能研究

采用尿素-硝酸盐法制备了Sm0.5Sr0.5Co1-xCuxO3-δ(x=0～0.5)阴极材料.用TG-DSC,SEM,XRD和热膨胀仪对材料的形成过程、晶体结构、烧结体的微观结构及热膨胀性能进行了表征.用直流四端子法测试材料在500～800℃范围内的电导率.结果表明,制备样品的主晶相为正交钙钛矿结构,体系含有杂相;电导率随温度和Cu含量的变化关系表现为,x≤0.2时的样品随温度升高电导率降低,x≥0.3时随温度升高电导率增大,组成为x=0.2的样品电导率最高,500℃达到703.1 S·cm-1.材料的热膨胀系数随掺杂的Cu含量增加而降低.     

近紫外激发Sm3+与Sr2+,Ba2+,Bi3+共掺杂的La1/3NbO3的发光性质

通过高温固相反应合成了La1/3NbO3∶Sm3+荧光粉.样品的荧光光谱表明,La1/3NbO3∶Sm3+荧光粉最强的激发带在406 nm,对应于Sm3+的6H5/2→4K11/2跃迁,属于近紫外区(365～410 nm).当激发波长为406nm时,样品的最强发射峰位于596 nm,是由Sm3+的4G5/2→6H7/2跃迁而产生的.因此,La1/3NbO3∶Sm3+可以作为基于近紫外激发的白光发光二极管(LED)的红光材料.而且,La位共掺杂Sr2+,Ba2+和Bi3+使样品的荧光强度大大增加,在最佳掺杂浓度时的量子产率分别为5.4%,7.5%和5.3%.     

氧离子导体La_2Mo_(1.9)Sc_(0.1)O_9的合成及电性能研究

采用固相法首次合成了氧离子导体La2Mo1.9Sc0.1O9陶瓷样品,进行了XRD、SEM表征,用交流阻抗谱、氧浓差电池等电化学方法研究了样品在450～850℃下的离子导电性。结果表明,该陶瓷样品具有立方相La2Mo2O9结构,掺杂5%的Sc3+能有效地抑制La2Mo2O9在大约580℃时的相变;在氧化性气氛中是纯的氧离子导体,而在还原性气氛中为氧离子与电子的混合导体,850℃时的氧离子电导率为0.04S·cm-1。     

CO_2气氛中La掺杂BaCo_(0.88)Nb_(0.12)O_(3-δ)膜的透氧性能及结构稳定性

利用固相合成法制备了A位La掺杂Ba Co0.88Nb0.12O3-δ[BLCN-x,x为La的掺杂量(摩尔分数)]钙钛矿透氧膜材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)及程序升温脱附-质谱(TPD-MS)等方法研究了CO2气氛静态处理及动态透氧条件BLCN-x系列材料的结构稳定性.研究结果表明,随着La掺杂量的增加,BLCN-x膜片材料抗CO2腐蚀的性能明显提高.当La含量高于0.5时,在850℃纯CO2气氛静态处理或透氧条件下均未观察到碳酸盐衍射峰.尽管La掺杂会降低BLCN-x膜片的初始透氧量,但在CO2气氛吹扫时透氧量的降低速率明显减慢,其中BLCN-0.5膜片在纯CO2气氛下10 h后的透氧量仍可达到0.46 m L·cm-2·min-1.通过容差因子和平均金属-氧键能计算可知,良好的结构稳定性和增强的金属-氧键能是导致La掺杂样品抗CO2腐蚀的主要因素.     

(La1-xREx)2/3Sr1/3MnO3(RE=Y,Sm,Eu,Tb;x=0.1～0.5)的晶体结构及磁性质研究

采用空气中固相反应烧结法制备了一系列钙钛矿结构的(La1-xREx)2/3Sr1/3MnO3(RE=Y,Sm,Eu,Tb;x=0.1～0.5)稀土锰氧化物多晶样品.X射线衍射(XRD)分析表明掺杂RE部分替代La以后,样品的晶体结构为正交结构,空间群为Pbmm.在室温(300K)和液氮温度(77K)下分别测试了样品的磁性质,发现磁性质的改变与RE的掺入量以及RE的离子半径有关.在掺Tb的样品中明显存在巨磁电阻效应,磁场为2 T,温度为300和77 K分别测得(La0.6Tb0.4)2/3Sr1/3MnO3和(La0.7Tb0.3)2/3Sr1/3MnO3的磁电阻(MR)为80%和85%.随着Tb掺杂量的增加,在不同的磁场下,样品电阻-温度关系曲线的峰均向高温方向移动.     

La2/3-xLi3xMoO4的合成、结构及离子导电性

首次合成了La2/3-xLi3xMoO4系列化合物,其结构为具有阳离子缺陷的四方白钨矿结构,晶胞参数a,c及c/a值随锂离子浓度的增加而减小。锂离子掺杂浓度较低时,晶格中阳离子空位较多,Li+的传输以扩散为主;随着掺杂浓度增加,载流子浓度增大,阳离子空位减小。锂离子掺杂量在0.3附近,电导率出现最大值,室温下La0.567Li0.3MoO4的电导率为6.5×10-6S·cm-1。