液相Y、Nb共掺杂BaTiO3基PTC陶瓷的制备与性能

本文以Ba(OH)2·8H2O、Sr(OH)2·8H2O、TiCl4、NbCl5、YCl3和Mn(Ac)2为原料,采用室温研磨、低温固态反应合成了一系列的纳米钛酸钡基PTCR陶瓷粉,首先实现了Y和Nb双施主以离子的形式共掺杂.采用XRD,TEM对样品进行了表征.研究表明,产品为立方晶系的完全互溶取代固溶体.粒子基本成球形,分布均匀,粒径大约60nm.通过优化Y和Nb的掺杂量,使材料的室温电阻得到了进一步降低,并提高了材料的升阻比.当Y、Nb和Mn的用量分别为0.2 mol;、0.18 mol;和0.04 mol;时,加入定量的AST烧结助剂,控制最高烧结温度为1310℃,制备出了室温电阻17.6 Ω,正温度系数为18.6;/℃,升阻比为6.5 ×104的性能优异的PTCR电阻材料.另外还就烧结条件对材料PTC性能的影响进行了讨论.     

MOD法YBCO超导薄膜制备中BaCeO3的形成

本文采用金属有机盐沉积(MOD)方法,在钇稳定氧化锆(YSZ)单晶上依次制备了CeO2过渡层和YBCO超导层,测得其Tc,onset值为90.5 K,Jc值为1.3 MA/cm2.在沉积YBa2Cu3O7-x(YBCO)过程中发现薄膜中生成了BaCeO3相,继而对该相的生成条件及其对YBCO性能的影响进行了研究.结果表明BaCeO3是在YBCO相生成之后,CeO2与YBCO反应生成的,且以MOD方法制备的YBCO薄膜时难以避免BaCeO3相的产生.     

稀土元素与In共掺对SnO2导电性能影响的第一性原理研究

AgSnO2触头材料中的SnO2近乎绝缘,为了提高触头材料的电性能提出了稀土材料La、Ce、Y和In共掺杂的方法.采用基于密度泛函的第一性原理对SnO2以及单掺杂稀土元素的SnO2和共掺稀土元素和In的SnO2晶胞进行能带和态密度的计算.结果表明:掺杂后的材料仍旧是直接带隙半导体材料,都具有热稳定性,共掺杂可以进一步使得导带底、价带顶向费米能级附近移动,进而窄化带隙;共掺杂比单掺的电子有效质量小,电导率大,其中Y和In共掺杂的导电性最好.共掺杂比单掺稀土元素更能提高AgSnO2触头材料的导电性,为触头材料的发展提供了理论依据.     

B2O3掺杂对纳米Mn-Zn铁氧体烧结性能的影响

针对目前的纳米材料掺杂不均,易导致烧结后材料性能差等问题.本文将掺杂物B2O3制成水溶液,然后再与Mn-Zn铁氧体纳米粉体进行混合,以提高B2O3分布的均匀度.研究结果表明:随着B2O3掺杂量的增加,烧结后材料的各项性能呈抛物线规律变化,并于B2O3掺杂量为0.15wt;时达到极值.与未掺杂的材料相比,虽然材料的饱和磁化强度、起始磁导率、居里点及截止频率有不同程度下降,但其功率损耗特性却显著改善.这应得益于B2O3的均匀掺杂使得烧结后材料的致密度提高(相对密度约为98;)以及微观组织的改善.     

Fe掺杂对改善g-C3N4结构提升光催化活性的影响

石墨相氮化碳已经成为光催化领域、特别是光催化材料领域的研究热点.本文以尿素为原料,引入少量的硝酸铁改性,制备了不同含量的Fe掺杂的g-C3N4催化剂.采用SEM、XRD、IR、XPS、UV-Vis、PL等手段对催化剂样品表征.结果表明,Fe的掺杂有利于g-C3N4的剥离,影响了g-C3N4的能带结构,增强了其对可见光的吸收,提高电子-空穴对的分离效率.并以罗丹明B水溶液模拟废水,在可见光下考察催化剂的光催化降解性能,发现当Fe掺杂量为0.3;时效果最佳,降解速率是g-C3N4的1.62倍,且研究发现超氧自由基与空穴是该体系下的主要活性物种.     

Mg掺杂对CaMnO3基热电氧化物电子结构及电性能的影响研究

采用超软赝势密度泛函理论计算的方法研究了Mg掺杂Ca位CaMnO3基复合氧化物的能带结构、电子态密度和电荷分布状况,在此基础上分析了Mg掺杂氧化物的电性能.结果表明,Mg掺杂CaMnO3氧化物仍然呈间接带隙型能带结构,带隙宽度由0.756eV减小到0.734eV.CaMnO3氧化物和Mg掺杂CaMnO3氧化物的自旋态密度曲线极值点均位于为-0.8eV附近.Mg掺杂CaMnO3氧化物中Mn原子对体系费米面态密度的贡献有所减小,O原子和Ca原子对体系费米面态密度的贡献有所增大.Mg原子比Ca原子具有更强的释放电子的能力,Mg掺杂对于CaMnO3氧化物属于电子型掺杂.Mg掺杂CaMnO3氧化物导电性能增强,电性能提高.     

Yb3+浓度对掺铥碲酸盐玻璃的热稳定性及光谱性能的影响

采用高温熔融冷淬法制备70.75TeO2-19ZnO-9.5La2O3-0.75Tm2O3-xYb2O3碲酸盐玻璃,使用差示扫描量热仪(DSC)分析了玻璃样品的热稳定性,表明样品均具有良好的热稳定性.根据紫外-可见-近红外分光光度计测量得到的玻璃吸收光谱,结合Judd-Ofelt理论,计算了Tm3+在玻璃中的Judd-Ofelt强度参数、自发辐射概率A、荧光分支比β和辐射寿命τR等光谱参数.结果表明,当Yb3+掺杂浓度为0.625mol;时,Tm3+在3H4处的荧光寿命最长,为0.443 ms,表明铥镱共掺杂碲酸盐玻璃有望成为一种理想的S波段光纤放大器用基质材料.     

Eu、Mg共掺ZnO薄膜的微观结构与光致发光性能研究

采用射频磁控溅射技术,以不同Eu、Mg掺杂比的ZnO/MgO/Eu2O3陶瓷靶材,制备了Eu、Mg共掺的ZnO薄膜(ZMEO).通过X射线衍射(XRD)、Raman散射及光致发光(PL)技术研究了Eu、Mg掺杂比对ZMEO薄膜微观结构和光致发光性能的影响.结果表明:所制备的ZMEO薄膜皆为六角纤锌矿型结构.适当的Eu、Mg掺杂比不但有利于ZnO晶粒的生长,而且可以引入缺陷俘获导带电子,促进ZnO和Eu3+之间的能量传递,使Eu3+的红光发射强度获得提升.     

Yb掺杂量对SrCeO3固体电解质导电性能的影响

通过固相反应法制备了Yb掺杂量分别为5;、10;和15;的SrCeO3电解质陶瓷粉体,通过Fullprof对SrCeO3电解质粉体的XRD图谱进行了全谱分析.通过电化学阻抗谱法对烧结电解质在不同气氛下的导电性能进行了表征.结果表明,600～ 800℃温度范围内当Yb掺杂量为10;时,经过密度修正后理想致密的SrCeO3电解质具有最高电导率,在含水氢气气氛中800℃下电解质总电导率可以达到8.2×10-3 S/cm.当Yb掺杂量为15;时电解质中出现Yb3O4第二相,导致电解质总电导率有所降低.在不同气氛中电解质电导率由低到高的顺序为:干燥氩气＜湿润氩气＜干燥空气＜干燥氢气＜湿润空气≈湿润氢气.     

Ag掺杂Sm2O3/TiO2对甲基橙光降解性能的影响

采用光沉积法制备Ag掺杂的光催化剂Ag-Sm2 O3/TiO2,并对其在紫外光区对甲基橙的光降解行为进行了研究.采用XRD、FT-IR、N2吸附、SEM、TEM和XPS等手段对样品Ag-Sm2 O3/TiO2进行了表征,考察了Sm2 O3和Ag掺杂量对甲基橙紫外光降解活性的影响和催化剂Ag-Sm2 O3/TiO2的催化稳定性.结果表明,Sm2 O3/TiO2在紫外光照射下对甲基橙的光降解活性随着Sm2 O3的增大而减小;与样品Sm2 O3/TiO2相比,催化剂Ag-Sm2 O3/TiO2对甲基橙具有更好的紫外光降解活性,其催化活性随着Ag掺杂量的增加而减小.Ag和Sm2 O3掺杂量均为3.0wt;的催化剂Ag(3)-Sm2 O3(3)/TiO2对甲基橙紫外光降解的活性最高,在相同条件下的6次循环实验未出现明显失活.     

Mg,Sn共掺对ZnO薄膜光电性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在石英衬底上制备了不同Mg,Sn掺杂比例的ZnO薄膜,研究了不同Mg,Sn比例对ZnO薄膜微观结构、表面形貌和光电性能的影响及其内在机制.结果表明:Mg,Sn掺杂后薄膜仍保持六方纤锌矿结构并沿(002)方向择优生长,掺入2;的Mg后,晶粒有所长大,保持2; Mg不变,随着Sn的掺入,薄膜晶粒减小,但薄膜的致密度、表面平整度以及薄膜晶粒均匀性却有明显的改善;适量Mg,Sn掺杂,一方面,因Mg,Zn离子的金属性差异和Sn4+替位Zn2+晶格位置提供两个自由电子使薄膜载流子浓度增加产生Burstein-Moss效应,另一方面,因晶粒尺寸变小产生量子限域效应,薄膜禁带宽度增大,同时可见光透过率也有着明显提高;Mg,Sn共掺杂使薄膜结晶变好,载流子迁移率增大,同时载流子浓度上升,ZnO薄膜电阻率呈现较大幅度的下降.     

镁、溴共掺杂对锂离子电池正极材料LiMn2O4电化学性能的影响

通过溶胶凝胶法制备出LiMn2O4和LiMn1.92 Mg0.08O3.84Br0.16锤离子电池正极材料,并用XRD、SEM、XPS、充放电测试和CV对其结构、形貌、化学成份以及电化学性能进行了研究.结果表明,Mg、Br的掺杂未改变LiMn2O4的结构.在0.5C倍率下,LiMn1.92Mg0.08O3.84Br0.16的放电比容量为119 mAh/g,与LiMn2O4相比,其首次放电比容量提高了3.6;,循环100次后,LiMn1.92Mg0.08O3.84Br0.16的容量保持率高达86.9;.在5C倍率下,LiMn192Mg0.08O384Br0.16的放电比容量为91.1 mAh/g,比LiMn2O4提高了24.1;.实验表明,Mg、Br共同掺杂提高了LiMn2O4的放电比容量,并明显改善其循环稳定性和倍率性能,从而获得了较好的综合电化学性能.     

铬锰复合掺杂对氧化铝陶瓷真空耐压性能的影响

在掺有0.5wt; Cr2O3的95;氧化铝瓷基础上掺入0～1.5wt;的MnO2,研究了铬锰复合掺杂即MnO2掺入量对氧化铝陶瓷物相、显微结构、烧结性能、电阻率、介电常数和真空耐压性能的影响.结果表明,MnO2掺杂通过固溶进Al2O3晶格,促进了95;氧化铝陶瓷的烧结和晶粒生长,提高了显微结构的均匀性和致密性.随着MnO2掺入量的增加,材料的电阻率明显下降,介电常数略微减小.铬锰复合掺杂对氧化铝陶瓷真空耐压性能的影响与MnO2的掺入量密切相关.在掺0.5wt; Cr2O3的情况下,当MnO2掺入量为1～1.5wt;时,材料的闪络电压高于未掺杂MnO2的样品,掺1.5wt; MnO2样品的闪络电压最高,达54 kV/cm.     

Magnetic resonance study of the crystallization behavior of InF3-based glasses doped with Cu2+, Mn2+ and Gd3+

The crystallization of fluoroindate glasses doped with Gd³⁺, Mn²⁺ and Cu²⁺ heat treated at different temperatures, ranging from the glass transition temperature (T_g) to the crystallization temperature (T_c), are investigated by electron paramagnetic resonance (EPR) and ¹⁹F nuclear magnetic resonance (NMR). The EPR spectra indicate that the Cu²⁺ ions in the glass are located in axially distorted octahedral sites. In the crystallized glass, the g-values agreed with those reported for Ba₂ZnF₆, which correspond to Cu²⁺ in a tetragonal compressed F⁻ octahedron and to Cu²⁺ on interstitial sites with a square-planar F⁻ co-ordination. The EPR spectra of the Mn²⁺ doped glasses exhibit a sextet structure due to the Mn²⁺ hyperfine interaction. These spectra suggest a highly ordered environment for the Mn²⁺ ions (close to octahedral symmetry) in the glass. The EPR spectra of the recrystallized sample exhibit resonances at the same position, suggesting that the Mn²⁺ ions are located in sites of highly symmetric crystalline field. The increase of the line intensity of the sextet and the decrease of the background line in the thermal treated samples suggest that the Mn²⁺ ions move to the highly ordered sites which contribute to the sextet structure. The EPR spectra of the Gd³⁺ doped glasses exhibit the typical U-spectrum of a s-state ion in a low symmetry site in disordered systems. The EPR of the crystallized glasses, in contrast, have shown a strong resonance in g ≈ 2.0, suggesting Gd³⁺ ions in environment close to cubic symmetry. The ¹⁹F NMR spin–lattice relaxation rates were also strongly influenced by the crystallization process that takes over in samples annealed above T_c. For the glass samples (doped or undoped) the ¹⁹F magnetization recoveries were found to be adjusted by an exponential function and the spin–lattice relaxation was characterized by a single relaxation time. In contrast, for the samples treated above T_c, the ¹⁹F magnetization-recovery becomes non-exponential. A remarkable feature of our results is that the changes in the Cu²⁺, Mn²⁺, Gd³⁺ EPR spectra and NMR relaxation, are always observed for the samples annealed above T_c.     

快离子导体Li1.5Y0.5Zr1.5(PO4)3包覆层对富镍三元正极材料电化学性能的影响

研发富镍低钴的先进正极材料是目前提高锂离子电池能量密度和降低电池成本的有效办法。然而,随着Ni含量的增加,富镍层状氧化物普遍存在前驱体合成困难、结构不稳定和界面活性高等一系列问题,阻碍了富镍层状氧化物正极材料的市场化推广。本文采用优化的共沉淀法制备出结构稳定的LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NCM811)正极材料,同时在NCM811材料表面均匀包覆快离子导体Li_1.5Y_0.5Zr_1.5(PO₄)₃涂层,以克服富镍层状氧化物界面结构不稳定和易受电解液腐蚀的难题。在4.5 V高截止电压下,改性样品0.2 C的放电比容量为214.2 mAh·g^-1,10 C的放电比容量高达158.8 mAh·g^-1,高于原始样品的203.7 mAh·g^-1(0.2 C)和82.7 mAh·g^-1(10 C)。同时,改性样品在4.3 V下经1 C循环200次后的容量保持率高达84.7%,高于原始样品(61.94%)。     

Eu3+,Tb3+掺杂对RF磁控溅射ZnO薄膜结构的影响

利用RF磁控溅射技术,不同条件下在不同衬底上制备了纯ZnO及Eu3+,Tb3+共掺ZnO薄膜.研究了薄膜的衬底、沉积时间和衬底温度对ZnO薄膜结构及形貌的影响.使用X射线衍射仪(XRD)对样品的结构进行了表征,结果表明:玻璃和石英衬底上的薄膜分别在300℃、镀膜0.5h和常温下、镀膜lh时薄膜具有良好的c轴择优取向,单品质量较好;而硅衬底上的薄膜在300℃、镀膜lh时具有良好的(103)轴择优取向,单品质量略有降低.     

Sn、Tb复合掺杂钛酸钡陶瓷的制备及介电性能研究

采用传统固相法制备Sn、Tb复合掺杂BaTb0.01SnxTi0.99-xO3(x=0、0.05、0.10、0.15)陶瓷,借助X射线衍射、扫描电镜和阻抗分析仪研究Sn、Tb复合掺杂以及Sn掺杂量对钛酸钡陶瓷结构及介电性能的影响.结果表明,掺入SnO2后仍可保持单一钙钛矿结构,并且样品晶粒细化.当Sn掺杂量为10mol;,烧结温度为1350℃时,Sn、Tb复合掺杂BaTb0.01Sn0.1Ti0.89O3陶瓷居里峰移向低温,室温介电常数显著提高,可以达到9069,介电损耗仅为0.011.     

Concentration distribution of Nd3+ In Nd:Gd3Ga5O12 crystals studied by optical absorption method

Nd:Gd₃Ga₅O₁₂ crystals with different concentrations of Nd³⁺ were grown by Czochralski method, their absorption spectra were measured at room temperature. By using the optical absorption method, the effective distribution coefficient k_eff for Nd³⁺ in GGG was fitted to be 0.40±0.01, which is higher than that of Nd³⁺ in YAG. The 808nm absorption cross‐section was calculated to be 4.0±0.2×10^‐20cm^‐2. The lengthways and radial concentration distribution of Nd³⁺ in the crystals were also analyzed and discussed. (© 2005 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

氧气对CsPbBr3单晶电学性能的影响

CsPbBr₃兼具高探测效率和较好的稳定性,是当前高性能高能辐射探测器的热门材料。在使用坩埚下降法制备CsPbBr₃单晶的配料阶段,如果无法有效隔绝原料与氧气的接触,氧气会吸附于原料表面难以排出,在原料熔化后会聚集在密封坩埚的上方,导致所得到的单晶颜色沿生长方向逐渐变深,这一颜色变化不会改变CsPbBr₃的禁带宽度。通过对单晶上端切片进行电学性能测试发现,从单晶的中心到外侧,CsPbBr₃单晶的电阻率逐渐下降,陷阱密度和载流子迁移率逐渐增大,但对X射线的响应度基本不变。本文为研究高质量CsPbBr₃单晶的生长提供帮助。