B位取代PZT体系的电子结构与压电特性研究

采用自洽场离散变分Xα计算方法,分别计算了Pb(Zr1/2Ti1/2)O3(简称PZT)、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3(简称PZN)、和Pb(Mn1/3Sb2/3)O3(简称PMS)体系的电子结构,研究了钙钛矿结构与烧绿石结构陶瓷的电子结构对压电性能的影响.结果表明,PZT铁电相较顺电相稳定,O的2p轨道与B位原子的最外层d轨道的杂化是铁电性的必要条件,杂化的强弱可表明铁电性的强弱;Mn1/3Sb2/3、Zn1/3Nb2/3取代(Zr, Ti)若生成四方钙态矿结构,体系总能量降低、轨道杂化增强,可以提高PZT体系的铁电性能,若生成立方烧绿石结构,由于B-O(//轴向)与B-O(⊥轴向)共价键强度差别太大,造成体系结构的不稳定,将导致铁电性的丧失.     

碲锌镉垂直布里奇曼法晶体生长过程固液界面的演化

计算模拟了半导体材料碲锌镉垂直布里奇曼法单晶体生长过程,以等温线图展示了固液界面形状的演化,分析了温度梯度和坩埚移动速率对固液界面形状以及晶体内组分偏析的影响.计算结果表明在凝固的初始段,固液界面的凹陷深度较大,随后有较大幅度的减小.整个凝固过程中固液界面的凹陷深度值有一定的波动性.提高温度梯度、降低坩埚移动速率均能有效地减小固液界面的凹陷,改善晶体的径向组分偏析.     

利用不同硅前体制备超疏水性白炭黑膜

以稻壳灰和水玻璃为前驱体,以氨基硅油(amino silicon oil-ASO)为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备不同性能的超疏水性白炭黑及其膜.主要研究不同前驱体和改性剂用量对白炭黑疏水性膜性能的影响,通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和润湿接触角进行性能表征.研究结果表明,以稻壳灰或水玻璃为前驱体,采用改进的溶胶-凝胶法均能制备出接触角大于160°的SiO2超疏水膜;采用相同的改性剂,可以得到颗粒形态完全不同的SiO2膜;改性剂的作用对SiO2表面改性作用是一种接枝反应,将疏水性基团接枝替代SiO2表面的羟基,而使SiO2表面疏水,且能起到模板作用,引导水玻璃溶胶颗粒聚合成棒状或纤维状结构.     

羟基磷灰石微球制备及离子吸附/交换性能研究

采用均相沉淀法,以生物碳酸钙作为钙源,EDTANa2为模板剂、尿素为沉淀剂,成功制备出高纯相、尺寸均匀、孔径可控的多孔羟基磷灰石(HAP)微球.研究了反应条件和添加剂浓度对样品形貌、尺寸和物相的影响.SEM分析结果显示:微球形貌和尺寸随反应温度、搅拌时间、沉淀时间、尿素和EDTANa2浓度的变化而变化.XRD分析结果显示:微球物相组成为单一羟基磷灰石相,[0001]、[10(1)0]、[10 (1)1]晶面族均有显露,添加剂浓度及反应条件对微球的物相没有影响.微球对Cu2+和F-均具有较高离子交换/吸附容量.     

基于溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备LaFe1-xZrxO3纳米晶的性能研究

采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备了LaFe1-xZrxO3(x=0,0.05,0.1,0.3,0.5)的纳米粒子催化剂,通过XRD、UV-vis、SEM和TEM等技术表征了这些纳米晶的物化性质及微观结构,并研究了其对亚甲基蓝紫外光照射降解的光催化活性.结果表明:所得催化剂均为立方相,原子Zr替代钙钛矿B位Fe进入晶格中并引起晶胞膨胀,晶格产生畸变.在B位掺杂Zr后,LaFeO3光催化活性明显得到提高.Zr最佳掺杂量为x=0.3,这时所形成的LaFe0.7Zr0.3O3光催化剂晶粒分散性好、尺寸分布窄,并具有均匀的微孔结构,是一种非常有前途的光催化剂.     

低温燃烧-烧结法制备多孔Al2O3/ZrO2(Y2O3)陶瓷

用低温燃烧合成的陶瓷粉体为原料,在1450℃下烧结制备了多孔Al2O3/ZrO2 (3mol; Y2O3)陶瓷,并研究ZrO2的外加量(Omol;、1Omol;、15mol;和20mol;)对多孔陶瓷显气孔率、抗弯强度、孔径分布和显微结构的影响.实验结果表明:与其他试样相比,ZrO2外加量为15mol;的试样的显气孔率和抗弯强度都明显提高,其最可几孔径约为1.1 μm.SEM和EBSD图片显示:外加ZrO2能显著影响多孔陶瓷的显微结构,其中外加15mol; ZrO2的多孔陶瓷中,氧化铝晶粒的平均尺寸较小,颈部较厚,这是其具有较高抗弯强度的主要原因.     

感应区熔法制备Al2O3/MgAl2O4/ZrO2共晶陶瓷

利用感应区熔法制备了Al2O3/MgAl2O4/ZrO2共晶陶瓷.当坩埚壁温为2200℃、行走速度为2mm/h时,制备了φ10 mm ×62 mm表面光滑致密的陶瓷样品.扫描电镜微观组织图显示Al2O3相和MgAl2O4相为基体相,ZrO2相以棒状镶嵌在基体中.定向凝固共晶陶瓷硬度和断裂韧性达到12 GPa和6.1 MPa·m1/2,为预烧结体的2倍和1.7倍.气孔和晶界的消失及细小规整ZrO2相在基体中的弥散分布,有效提高了材料的硬度和断裂韧性.     

稻壳制备MCM-41分子筛疏水改性研究

以稻壳灰为硅源,水热法合成MCM-41分子筛.因MCM-41分子筛亲水性强,对疏水性有机污染物吸附效果欠佳的问题,以二甲基二乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷为改性剂分别对其进行疏水改性.通过润湿接触角、XRD和FT-IR等进行性能表征,以亚甲基蓝染料为目标污染物,考察疏水改性后分子筛的吸附性能.结果表明,改性剂中的硅烷基已顺利地接枝在MCM-41分子筛表面,并由疏水性基团≡Si-O-Si三替代了MCM-41分子筛表面的羟基,使MCM-41分子筛表面疏水.经乙烯基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷修饰后的分子筛的疏水性能优于二甲基二乙氧基硅烷修饰的分子筛疏水性,相应地前两者对亚甲基蓝的吸附容量也高于后者.     

高分子模板对CdS量子点制备及其光催化性能的影响

分别以球形聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子和线形聚乙烯吡咯烷酮(PVP)两种结构不同的高分子为模板, 原位制备了分散良好的CdS量子点(CdS QDs), 并以甲基橙为降解对象, 研究了高分子模板结构对CdS量子点的制备和光催化性能的影响. 结果表明, 以PAMAM 树形分子为模板制备的CdS量子点(CdS QDs/PAMAM)比以PVP为模板制备的CdS量子点(CdS QDs/PVP)的尺寸分布更窄, 激子吸收峰更明显, 光致发光(PL)强度更高|并且在量子点尺寸接近的情况下, CdS QDs/PAMAM的催化效率明显高于CdS QDs/PVP. 这是由于PAMAM树形分子独特的结构有利于生成尺寸均匀的CdS量子点, 且不易钝化量子点表面的活性位点|而线性的PVP分子量分布较宽, 使制备的量子点的尺寸分布较宽, 且PVP分子链缠绕在CdS量子点表面, 钝化了部分活性位点, 降低催化效率. 此外, CdS QDs/PAMAM的催化能力随粒径减小而增大.     

BN织构陶瓷的制备与力学性能研究

以片状的BN为基体粉料,采用流延成型工艺结合热压烧结制备BN织构陶瓷,并对其结构、断面形貌以及力学性能进行了研究.实验结果表明,BN晶粒选择沿(002)晶面择优定向排列.织构陶瓷的力学性能呈现出明显的各向异性: 当加载方向垂直于片层时,弯曲强度和断裂韧性分别为53.75 MPa 和1.51 MPa·m1/2,均优于水平方向的力学性能.垂直方向上良好的性能归因于加载时片状颗粒引起的裂纹偏转.