Nd扩渗BaTiO3陶瓷的电性能与XPS研究

采用气相法对钛酸钡陶瓷扩渗Nd元素, 经Nd扩渗BaTiO3陶瓷的电性能发生了十分显著的变化. 通过正交实验, 确定了最佳扩渗条件, 当Nd的浓度为2%, 扩渗时间为4 h, 扩渗温度为860 ℃时, BaTiO3陶瓷的导电性最好,其室温电阻率从4.3×109 Ω*m下降为37.45 Ω*m, 而且随着温度升高, 交流电导逐渐增大, 导电性更强. Nd扩渗使BaTiO3陶瓷的介电常数增加, 而介电损耗降低, BaTiO3陶瓷的介电性能得到了显著改善. 经Nd扩渗BaTiO3陶瓷的介电常数随着温度的变化呈明显的PTC效应, 其居里温度降低为118.1 ℃. 经XPS测试分析, 给出了Nd扩渗BaTiO3陶瓷体系中各元素结合能位置的峰值, 并表明 Nd扩渗BaTiO3陶瓷中Nd, Ba, Ti都存在变价, 因而导致了BaTiO3陶瓷导电性的增强.     

Nd扩渗BaTiO_3陶瓷的电性能与XPS研究

采用气相法对钛酸钡陶瓷扩渗Nd元素,经Nd扩渗BaTiO3陶瓷的电性能发生了十分显著的变化。通过正交实验,确定了最佳扩渗条件,当Nd的浓度为2%,扩渗时间为4h,扩渗温度为860℃时,BaTiO3陶瓷的导电性最好,其室温电阻率从4 3×109Ω·m下降为37 45Ω·m,而且随着温度升高,交流电导逐渐增大,导电性更强。Nd扩渗使BaTiO3陶瓷的介电常数增加,而介电损耗降低,BaTiO3陶瓷的介电性能得到了显著改善。经Nd扩渗BaTiO3陶瓷的介电常数随着温度的变化呈明显的PTC效应,其居里温度降低为118 1℃。经XPS测试分析,给出了Nd扩渗BaTiO3陶瓷体系中各元素结合能位置的峰值,并表明Nd扩渗BaTiO3陶瓷中Nd,Ba,Ti都存在变价,因而导致了BaTiO3陶瓷导电性的增强。     

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。     

镨气相扩渗PbTiO3陶瓷的制备及其电性能

采用气相化学热扩渗方法制备了Pr改性的PbTiO3陶瓷,并对扩渗后PbTiO3陶瓷的组成、结构及电性能的变化进行了研究。通过XRD,SEM及Pr元素的面扫描分析证实Pr元素已经渗入到PbTiO3陶瓷体相,且分布均匀,并生成了Pr2Ti2O7等新的化合物,由此导致了PbTiO3陶瓷导电性的显著增强。在Pr扩渗PbTiO3陶瓷的实验中,通过正交试验法确定了扩渗的最佳工艺条件,即Pr元素的扩渗质量分数为0.015,扩渗时间为3 h,扩渗温度为860℃,此时PbTiO3陶瓷的导电性最好,其室温电阻率从2.0×1010下降为9.487Ω·m。对改性的PbTiO3陶瓷进行了交流复阻抗分析,随着温度的升高,扩渗后的PbTiO3陶瓷的导电性更强,其晶粒电阻和晶界电阻均随温度升高而呈逐渐下降的趋势,已不存在PTC效应,有向导电体过渡趋势。     

La-Ce对PbTiO3陶瓷气相扩渗生成La2Ti6O15和CeTi21O38的陶瓷材料及其电性能

报道了采用气相法对PbTiO3陶瓷扩渗La-Ce混合稀土元素的研究. 在气相扩渗过程中, La, Ce与PbTiO3陶瓷组元发生了复杂反应,生成了稀土化合物La2Ti6O15和CeTi21O38, 制备出未见报道的La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料, 经测试其导电性能发生了十分显著的变化. La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料的室温电阻率从2.0 ×1010??@m下降为0.248 ?@m,而且随着温度的变化, 晶粒电阻呈现明显的PTCR效应,而晶界电阻随着温度的升高,呈急剧连续降低状态,总电阻的变化规律与晶界电阻的变化相一致, 试样总电阻的PTCR效应已不存在, 近趋导体. 经XPS测试分析, 进一步证实了La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料中铅、钛等元素均有变价, 因而导致了La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料电阻率的降低, 测试结果还首次给出了La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料中各元素结合能位置的峰值. TG-DTA热分析表明La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料具有较好的高温热稳定性.     

稀土改性BaTiO3粉体的制备及其导电性分析

采用溶胶-凝胶法制备了纯BaTiO3粉体,并以La、Pr、Nd、Sm、Gd和Er等稀土元素通过液相掺杂、气相掺杂和液-气共掺3种不同的方式对其进行改性,以提高BaTiO3粉体的导电性.实验结果表明:各种稀土均可降低BaTiO3粉体的电阻率,效果最好的是Sm.不同掺杂方式中液-气共掺的效果最好,通过液相掺杂、气相掺杂和液-气共掺,BaTiO2粉体的电阻率由4.30×109Ω·m分别降至2.38×105,4.34×104和35.4 Ω·m.XRD、SEM、FTIR分析表明.液相掺杂时进入BaTiO3粉体的稀土元素主要集中在晶界处,而气相掺杂后稀土元素主要进入晶格内部,可能取代了Ti4+在晶格中的位置.半径较小的稀土元素更容易迁移而偏离钛氧八面体的中心位置,由此导致稀土掺杂后BaTiO3粉体的电阻率显著降低.     

施主掺杂微量的Y_2O_3对BaTiO_3基样品的电性能及PTC效应的影响

为了适应市场对过热保护作用的PTC热敏陶瓷应用需求,采用了固相法的烧结工艺来制备PTC热敏陶瓷样品。主要研究了施主掺杂微量Y_2O_3的BaTiO_3基陶瓷在空气中1 340~1 360℃烧结0.5~1 h后其室温电阻率与升阻比(ρ_(max)/ρ_(min))随施主掺杂含量的变化关系。在实验中我们详细地阐述了BYT陶瓷样品的室温电阻率随施主掺杂含量(0.1≤x≤0.3 mol%)的变化曲线呈现类似"U"形曲线的半导化机理;根据Heywang-Jonker模型成功地解释了该样品的PTC效应随施主掺杂量的增加而呈现出先增加后减小的变化趋势的原因;讨论了烧结助剂SiO_2对BYT样品微观结构以及电性能的影响。     

聚氨酯/石墨烯纳米复合物的原位制备及温度-电阻行为

采用原位聚合法,利用蓖麻油基聚氨酯预聚体与还原石墨烯残留羟基或羧基反应,制得聚氨酯/石墨烯纳米复合物,并利用红外光谱和拉曼光谱对其分子结构进行了表征.此外,分别采用热重分析仪、X-射线衍射、扫描电子显微镜、ZC36型高阻计等表征手段对其热稳定性、形态结构以及电阻率-温度行为进行了分析.结果显示,石墨烯添加致使复合物的交联网络增加和物理交联增强.因而,聚氨酯/石墨烯复合物的室温电阻率有所升高和电阻率-温度行为增强.尤其是,当掺杂3%石墨烯时,聚氨酯复合物的正电阻率温度效应(PTC效应)提高近3个数量级.因此,聚氨酯基复合物应该是一种具有潜在应用价值的低掺杂PTC纳米复合物材料.     

钇钼钨硅杂多配合物的合成稀土多元渗及导电性

用降解法合成了未见报道的标题配合物.通过化学分析、ICP和TG曲线确定了其化学式为K10H3[Y(SiW9Mo2O39)2];利用IR、XRD、183W-NMR、循环伏安等手段对其结构进行了表征.结果表明,杂多阴离子为α-型Keggin结构.采用稀土多元渗的方法对配合物进行了气相热扩渗,ICP和XPS测试表明,微量的稀土元素La,Sm和Dy可以渗入到配合物的体相,并与组分元素发生键合作用;导电性的测试结果表明,室温扩渗后,试样的电导率提高了约104倍,有望成为具有实际应用的固体电解质.     

La, Ce对Ge-W-Co多金属氧酸盐的气相扩渗及导电性研究

报道了采用多元渗的方法对K6HCoGeW11O40氧酸盐进行了稀土的气相扩渗. 根据氧酸盐的TG-DTA测试结果确定了稀土扩渗的温度, 扩渗后的化合物经ICP分析测试表明, 微量的La, Ce可渗入到试样中; 对其XPS的测试结果证实La, Ce与氧酸盐中其他组分有键合作用; 对比扩渗前后化合物的XRD谱图发现, 扩渗前后化合物的衍射峰有明显的不同, 预期得到了新的化合物. 利用四电极法和交流阻抗法对扩渗前后样品的导电性能进行了测试, 结果表明扩渗后试样的电导率比扩渗前的电导率提高了2.95×103倍. 对扩渗后样品的变温交流阻抗谱分析显示, 250 ℃时其导电类型发生了转变.     

BN掺杂钛酸钡基NTC材料的研究

钛酸钡基材料在居里温度以下呈优异的NTC特性,围绕BN掺杂制备钛酸钡基NTC功能陶瓷材料,分别对不同掺杂量、烧结工艺过程进行了研究.结果表明,随着烧结温度的升高,NTC材料的致密化程度增强,其室温电阻率和NTC效应也会有一些变化,随着烧结温度的提高,NTC材料的居里温度也会有微小的变化;加入BN采用传统固相烧结法在烧结...     

La_2Ti_6O_(15)-CeTi_(21)O_(38)-PbTiO_3 ceramics formed in gaseous penetration of La-Ce into PbTiO_3 and their electric properties

PbTiO3 ceramics, which are typical ferroelectric materials, are useful in various applied fields. For example, it has a very good candidacy for piezoelectric materials for high temperature and high sensibility. In recent years, the studies on doped PbTiO3 ceramics have received consid-erable attention[1—3]. The modified PbTiO3 ceramics doped with Ca2+, Sm3+, Y3+, Ce4+ etc. have some better properties: their Curies temperature decreases, their tetragonal distortion degree de-grades and th…     

Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12掺杂BaTiO3基X8R陶瓷微观结构与介电性能

研究了Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12掺杂对钛酸钡基陶瓷微观结构和介电性能影响。结果表明,掺杂Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12后钛酸钡基陶瓷晶粒明显长大,同时烧结温度可由1 280℃降低至1 180℃。系统的介电性能和Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12的掺杂量有密切关系。当Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12的掺杂量从0.5mol%增加到2mol%,体系的居里峰被明显压低和展宽,当掺杂量为2mol%时居里峰变得不明显。当Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12的掺杂量从0.5mol%增加到2mol%,系统的居里温度由131℃升高至139℃。当Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12的掺杂量为1mol%时,钛酸钡基陶瓷介电常数为1 930,介电常数温度变化率为5%(-55℃),13%(134℃),-8%(150℃),满足X8R标准。     

Bi、Nb双施主掺杂对钛酸钡基陶瓷性能的影响

本文首次在钛酸钡中以BiCl3、NbCl5的溶液形式引入Bi、Nb元素,采用低温固态反应制备了Bi、Nb双施主掺杂的纳米BaTiO3基PTC陶瓷粉,同时研究了烧结条件对PTC陶瓷材料性能的影响。利用XRD和TEM分析了样品的物相及微观形貌,发现样品为立方晶系的完全互溶取代固溶体,颗粒基本呈球形,且分布比较均匀,粒径大约50～60 nm。制陶实验表明,以Bi、Nb进行双施主掺杂可有效改善材料的PTC性能,当最佳烧结温度为1 330℃、保温时间为20 min时,可以得到室温电阻为12.93Ω,升阻比为1.920×105的电性能优良的PTC陶瓷。     

多壁碳纳米管填充高密度聚乙烯复合材料的导电特性

自20世纪90年代Iijima发现碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)以来,由于其独特的力学性能、电学性能和极高的纵横比,使CNTs在纳米电子器件、催化剂载体、电极材料、储氢材料等方面的应用取得了引人注目的进展,迄今,CNTs填充高分子复合材料的研究主要集中在力学增强以及光学性能的改进方面,其制备方法主要是溶液法和原位聚合方法,     

溶胶-凝胶法制备掺锰钛酸钡纳米粉体及其陶瓷

The Mn-doped barium titanate nanosized powders and ceramics were prepared via the sol-gel process. The powders and ceramics were characterized by XRD， SEM and TEM. The dielectric properties of the ceramics were also measured. The influences of calcination temperature and Mn concentration on the microstructure， dielectric properties and phase composition of BaTiO₃ nano-powders and ceramics were discussed. The results indicated that the BaTiO₃-based powders doped with 1.0mol% Mn were mainly in cubic BaTiO₃ phase， but the tetragonal phase became more evident when the calcination temperature increased. After sintering， Mn-doped ceramics were mainly composed of cubic BaTiO₃. Specially， a new phase of hexagonal crystal BaTiO₃ and BaMnO₃ existed in the ceramics doped with 5.0mol% Mn and the ceramic grains were in ‘clintheriform’. The structure of ‘clintheriform’ led to the poor densification of ceramics， reducing the dielectric constant obviously. The dielectric constants of BaTiO₃ ceramics first increased and then decreased as the Mn concentration increased. The room temperature dielectric constant was 2 290 and the lowest dielectric loss was 0.004 when the Mn concentration was 0.5mol%.     

La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3 ceramics formed in gaseous penetration of La-Ce into PbTiO3 and their electric properties

The gaseous penetration of La-Ce into PbTiO₃ ceramics is reported. The compounds of La₂Ti₆O₁₅ and CeTi₂₁O₃₈ are formed and the new La₂Ti₆O₁₅-CeTi₂₁O₃₈-PbTiO₃ ceramics are prepared by the penetration of La and Ce in the gaseous state. The new ceramic materials have a significant change in electric properties. The room temperature resistivity decreases from 2.0×10¹⁰ to 0.248 Ω. m, and the grain resistance exhibits an obvious PTCR effect with the change of temperature. However, the grain boundary resistance decreases rapidly with increase in temperature. The change rule of the total resistance is similar to that of the grain boundary, and the PTCR effect disappears and the tendency of transition to a conductive body is manifest. The XPS analysis suggests that the particles that are Pb, Ti, La and Ce in La₂Ti₆O₁₅-CeTi₂₁O₃₈-PbTiO₃ ceramics all change their valence and lead to decreasing resistivity, and the bound energy peak values of elements in La₂Ti₆O₁₅-CeTi₂₁O₃₈-PbTiO₃ ceramics are also reported. The La₂Ti₆O₁₅-CeTi₂₁O₃₈-PbTiO₃ ceramics have a better thermal stability in high temperatures through TG-DTA analysis.     

石墨烯的制备

以球形石墨为原料, HClO₄为插层剂,KClO₃为氧化剂,采用高温(1 050 ℃)氧化还原法制备了石墨烯（GN）,其结构和性能经FT-IR, XRD, SEM, TEM, BET和RS等表征。研究了KClO₃的加入量对GN结构和性能的影响,结果表明:当KClO₃的加入量为0.08 g·mL^-1时,所制备的GN的比表面积为558 m²·g^-1,平均孔径为3.012 nm,电阻率为0.02 Ω·cm。     

iPP/HDPE/CB复合材料的制备及反常的温度-电阻效应

本文利用普通熔融挤出法制备了iPP/HDPE/CB复合材料, 分别采用注射成型及压制成型方法得到测试试样. 通过研究复合材料体积电阻率随温度的变化, 考察注塑试样和压制试样的PTC特性及复合材料形态结构与试样PTC特性之间的关系.     

CdO掺杂对BaTiO3基半导化陶瓷PTCR效应的改善

钛酸钡基半导化陶瓷中的PTCR效应通常与材料中的施受主掺杂切相关,蒸汽掺杂能够大幅度影响材料的PTCR效应。CdO在高温下具有较高的蒸汽压,是一种适用的蒸汽掺杂剂,研究了CdO以及CdO蒸汽对掺Y^3+的Ba1-xSrxTiO3陶瓷的PTCR效应的影响,结果首次发现了Cd^2+掺杂样品的PTCR效应都有不同程度的提高,采用蒸汽掺杂时,效果更为显著。现有的理论很难解释Cd^2+掺杂能够提高钛酸钡基材料PTCR效应。我们从缺陷化学的角度,分析了Cd^2+在BaTiO3基材料中的行为,推断表明这种现象可能是由于铁电相变时,处于晶界区的Cd^2+在Ba位和Ti位之间转换造成的。