纳米Ce_(0.95)M_(0.05)O_2(M=Fe,Nd, Eu)光谱特征及其催化性能研究

采用水热法制备纳米Ce_(0.95)M_(0.05)O_2(M=Fe~(3+),Nd~(3+),Eu~(3+))固溶体,系统研究了固溶体的微观晶体结构及光谱特性。X射线衍射(XRD)结果表明,掺杂样品均为单相萤石立方结构,无对应于掺杂离子氧化物的杂相存在,说明三种掺杂离子均成功掺入CeO_2晶格内而形成固溶体。计算各样品的晶粒尺寸,得到掺杂固溶体的粒度均低于20 nm。采用紫外可见光谱(UV-Vis)表征固溶体的电子跃迁性能。与纯CeO_2相比,掺杂固溶体的吸收边均发生红移;同时,拟合得到各样品能隙由大到小依次为:CeO_2(3.13 eV)Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(3.04 eV)Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(2.94 eV)Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(2.75 eV)。荧光光谱(PL)测试表明,掺杂样品的发射峰强度均比纯CeO_2低,其中Fe~(3+)掺杂固溶体样品的荧光强度降低最为明显。其原因在于Fe~(3+)掺杂会使固溶体晶格内引入更多缺陷,从而阻碍了电子与空穴的复合。将固溶体作为催化剂添加到Mg_2Ni-Ni中,球磨制得Mg_2Ni-Ni-5%Ce_(0.95)M_(0.05)O_2复合材料,系统测试复合材料电极的电化学和动力学储氢性能。结果表明, Ce_(0.95)M_(0.05)O_2固溶体可有效提高Mg_2Ni-Ni合金复合材料的电化学放电性能,最大放电容量分别为:Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(874.8 mAh·g~(-1))Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(827.8 mAh·g~(-1))Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(822.7 mAh·g~(-1))CeO_2(764.9 mAh·g~(-1))。同时,催化剂还可有效提高复合材料的电化学循环稳定性,经20次循环后的容量保持率为:Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(49.8%)Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(49.7%)Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(46.3%)CeO_2(34.1%)。对复合材料进行高倍率放电性能(HRD)表征,掺杂固溶体催化剂能够显著提高样品的大电流放电性能,如当放电电流密度为200 mAh·g~(-1)时,各样品的HRD为:Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(59.5%)Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(57.4%)Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(55.7%)CeO_2(54.4%)。采用恒电位阶跃测试催化剂对复合材料中H扩散能力的影响, H扩散系数由大到小依次为Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2CeO_2。分析认为,固溶体的催化效果与其氧空位浓度、晶格缺陷及掺杂离子易变价特性密切相关。     

镨掺杂对无钴钙钛矿型氧化物BaFeO_(3-δ)电导率和透氧性能的影响（英文）

本文尝试通过镨部分取代铁来改善无钴型钙钛矿材料BaFeO_(3-δ)在室温下的结构稳定性,考察镨掺杂对材料导电及透氧性能的影响,获得新型的高性能无钴透氧膜材料.实验中通过固相反应法合成了BaFe_(3-y)Pr_yO_(3-δ)(y=0、0.025、0.05、0.075、0.1)复合粉末,并由此制得烧结体样品.XRD测试结果表明,BaFe_(3-y)Pr_y O_(3-δ)材料在镨掺杂量为(y=0.05、0.075、0.1)时仍然保持立方相,这表明掺杂Pr~(n+)有利于材料立方相结构的稳定.SEM观测表明,烧结样品中仅含有少量闭孔,说明Pr~(n+)的掺杂促进了烧结致密化.电导率和透氧率测试结果表明,900℃时,BaFe_(0.9)Pr_(0.1)O_(3-δ)的电导率和透氧率分别为6.5L/cm和1.112 mL/(cm~2.min),镨掺杂可以改善BaFe_(1-y)Pr—yO_(3-δ)材料的传导性能.高温XRD结果表明,BaFe_(0.975)Pr_(0.025)O_(3-δ)的晶体结构在700℃完全转变为立方相.BaFe0_3中Pr~(n+)对Fe~(m+)的部分取代可以稳定立方相结构,提高BaFe_(1-y)Pr_yO_(3-δ)的导电性和透氧率.     

Pr_(0.2)Yb_(0.8-x)La_xBa_2Cu_3O_(7-δ)体系的超导电性和磁性

本文研究了Pr_(0.2)Yb_(0.8-x)La_xBa_2Cu_3O_(7-δ)体系的晶体结构,超导电性和磁性。结果表明,在Pr含量不变的条件下,超导转变温度随稀土离子半径增大而降低,当x≈0.65时,Tc=0;电子比热和费密能级上的态密度也随稀土离子半径增大而降低。并讨论了稀土离子半径与杂化的关系。     

纳米Ce_(1-x)(Fe_(0.5)La_(0.5)x)O_(2-δ)固溶体的水热合成及光谱分析

采用水热方法合成Ce1-x(Fe0.5La0.5)xO2-δ固溶体。利用X射线衍射技术(X-ray diffraction tech-nique,XRD)表征样品的相结构,并对固溶体的晶胞参数进行拟合,通过紫外可见漫反射光谱(UV-Vis dif-fraction spectrum)及拉曼光谱(Raman spectrum)表征其电子跃迁性能及由于双离子掺杂所引起的一系列掺杂效应。XRD结果表明,Ce1-x(Fe0.5La0.5)xO2-δ固溶体为CeO2立方萤石结构,当掺杂量增加到x=0.30时出现了微弱的Fe2O3杂相衍射峰;讨论了两种离子在晶格中不同的取代位置。晶胞参数随着掺杂量的增大而逐渐增大,当掺杂量达到x=0.18后保持基本不变。紫外漫反射光谱表明,随着掺杂量的增大,固溶体的带隙吸收边红移,即能隙逐渐减小,Fe离子在CeO2晶格中表现为+3价。Raman光谱F2g振动峰位逐渐向低波数方向移动,同时振动峰逐渐宽化,进一步证明了掺杂离子的影响效应。     

Na_3Zr_(2-x)In_xSi_(2-x)P_(1 x)O_(12)系统的组成、结构和离子电导的关系

用固相反应、X射线衍射、金相显微镜观察、测定比热和复平面阻抗谱的方法研究了Na_3Zr_(2-x)In_xSi_(2-x)P_(1 x)O_(12)系统。 在此系统中存在两种固溶体:单斜固溶体(0≤x<0.8)和三方固溶体(0.8≤x≤1.8)。即从x=0.8的组成开始,NASICON型Na_3Zr_(2-x)In_xSi_(2-x)P_(1 x)O_(12)固溶体的三方型相已稳定在室温,在加热过程中不再有相变出现。 对Na_3Zr_(2-x)M_xSi_(2-x)P_(1 x)O_(12)(M=Y,Yb和In)系统的电导率进行了比较,并从结晶化学的角度进行了讨论。     

Ce1-xErxO2-δ的溶胶-凝胶法合成及其性质

采用溶胶-凝胶法合成Ce1-xExO2-δ(x=0.00～0.30)系列固体电解质,系统地研究了其晶体结构和导电性.X-射线衍射(XRD)结果表明:所有Ce1-xErxO2-δ粉体经800℃焙烧2 h后,均结晶为立方萤石结构,其平均晶粒尺寸为32～43nm,晶胞参数与掺杂量的非线性关系与掺杂离子半径、氧空位及缺位缔合有...     

钙钛矿型氧载体SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)制氧性能的实验研究

钙钛矿型金属氧化物是优良的制备供富氧燃烧所需的O_2/CO_2的氧载体,本文采用柠檬酸法制备系列SrCo_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(x=0.2,0.4,0.6,0.8)钙钛矿型氧化物,并采用X射线衍射分析来表征SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(SCF182)反应前后的物相变化和晶体结构.同时在固定床上选择不同的运行条件对SCF182的释氧性能进行研究,包括吸附温度、吸附时间、脱附温度和循环特性.结果表明,SCF182的最佳吸附温度和脱附温度均为850℃,最佳吸附时间为1 h,循环性能良好,是可以为富氧燃烧提供稳定的O_2/CO_2循环气体的良好材料。     

Li_(1+x)Ge_(2-x)Al_xP_3O_(12)系统的相关系和电导

本文研究了Li_(1+x)Ge_(2-x)Al_xP_3O_(12)系统的相组成和电导的关系。发现用LiGe_2P_3O_(12)作为基体化合物,通过离子置换可以得到好的锂离子导体。用Al~(3+)置换LiGe_2P_3O_(12)中的Ge~(4+),在00.6时出现未知相,用少量Al~(3+)取代Ge~(4+)后电导率即突增,在固溶体范围内电导率随x值的增大而继续升高。x=0.5时达极大值。Li_(1.5)Ge_(1.5)Al_(0.5)P_3O_(12)在室温、300℃和450℃的电导率分别为3.5×10~(+5),1×10~(-2)和3.1×10~(-2)S cm~(-1),电导活化能为0.33eV,电子迁移数在10~(-5)数量级。     

退火对Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )体系的结构与磁性的影响

利用溶胶凝胶法制备不同掺杂浓度的Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )(α=0,0.07,0.3,0.5)系列样品,探究了不同退火时间对样品的结构、形貌、磁学性质的影响.X射线衍射分析表明,随着掺杂浓度的提高,样品从单斜相逐渐转变为立方相.掺杂浓度为=0.07的样品为单斜和立方的混合相,且随着退火时间的延长,单斜相的比例逐渐增加.扫描电子显微镜结果表明,样品为几十微米大小的不规则颗粒,不同退火时间对样品形貌无显著影响.磁性测量结果表明,掺杂样品在室温下具有铁磁特性,而且可以利用掺杂浓度和退火时长进行调控.我们认为Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )体系的室温铁磁性可能与Y掺杂导致的样品内氧空位及缺陷有关.     

纳米La_(0.8)K_(0.2)FeO_3和La_(0.8)K_(0.2)Fe_(0.97)Pt_(0.03)O_3催化剂对柴油机NO_x和碳烟排放的影响

通过柠檬酸凝胶-浸渍法制备了具有介孔结构的纳米La_(0.8)K_(0.2)FeO_3和La_(0.8)K_(0.2)Fe_(0.97)Pt_(0.03)O_3催化剂,并利用XRD、SEM和BET对其性能进行表征。基于台架试验,研究了温度对纳米La_(0.8)K_(0.2)FeO_3和La_(0.8)K_(0.2)Fe_(0.97)Pt_(0.03)O_3催化剂同时脱除柴油机NO_x和碳烟排放的影响。结果表明,在温度150~350℃范围内,La_(0.8)K_(0.2)Fe_(0.97)Pt_(0.03)O_3作用下NO_x转化率较高;在温度350~400℃范围内,La_(0.8)K_(0.2)FeO_3作用下NO_x转化率较高,最高达27.5%。此外,在催化剂作用下副产物N_2O排放也得以降低。     

YBa_(2-x)Pr_xCu_3O_(7-δ)体系中的Pr替代效应

报道了YBa_(2-x)Pr_xCu_3O_(7-δ)(0≤x≤0.15)体系的超导电性和正常态输运性质的测量。实验结果表明随着Pr在Ba晶位替代量的增加,超导转变临界温度T_c和由Hall系数推算的荷电载流子浓度P_H均单调下降。通过与Y_(2-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-δ)和Nd_(1 x)Ba_(2-x)Cu_3O_(7-δ)体系的比较研究,作者发现上述三个体系的T_c变化均与载流子浓度的变化相关联。作者进而提出,在YBa_(2-x)Pr_xCu_3O_(7-δ)体系中Pr的空穴填充效应导致可迁移空穴浓度下降,从而压制T_c;而在Y_(2-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-δ)体系中载流子浓度的下降则是主要来源于Pr替代对空穴的局域作用,T_c同样被压制。Pr的拆对效应不明显。     

纳米铜掺杂Li(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))O_2正极材料的制备和性能研究

通过Cu纳米颗粒掺杂制备了Li[(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))_(1-x)Cu_x]O_2三元正极材料,并通过调节Cu的掺杂量,讨论了Cu的掺入对Li[(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))_(1-x)Cu_x]O_2三元正极材料晶体结构、表面形貌、电化学性能和循环性能等一系列性能的影响,铜掺杂量为x=0.01时,在0.2C倍率下的首次放电比容量达到了219.1 mAh/g,经过50次充放电循环之后,剩余比容量为115.4 mAh/g。最终结果为Li[(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))_(1-x)Cu_x]O_2中Cu的掺入量为x=0.01时,所得正极材料的电化学性能和循环性能最为优异。     

溶胶凝胶法制备Ce_xPd_(1-x)O_(2-δ)纳米晶的结构表征及紫外拉曼光谱研究

通过溶胶凝胶法合成了Ce_xPd_(1-x)O_(2-δ)(x=1,0.7,0.5,0.3)系列纳米晶,X射线衍射(XRD)结果显示所得晶体为立方相。X射线光电子能谱(XPS)测试结果显示Pd的价态有Pd~(4+),Pd~(2+)及Pd0,其中Pd4+的出现说明形成了固溶体结构。结合高分辨透射电镜(HRTEM)、XRD和Raman光谱数据,发现掺杂物的物相中含有PdO。HRTEM谱图显示CeO_2表面分布有Pd单质,说明形成固溶体后高温导致晶格中的Pd析出。对系列化合物分别进行可见光拉曼谱(λ_(ex)=532nm)和紫外光拉曼谱(λ_(ex)=325nm)测试,并采用归一化法对比PdO的峰面积及CeO_2的峰面积,发现紫外光谱下CeO_2的F2g峰得到增强,同时还在593cm-1,1170cm-1,1750cm-1处出现三个峰,分别归为CeO_2本征纵向光学吸收LO(longitudinal optic),2LO和3LO,该现象由于共振拉曼效应导致的。结合紫外拉曼光谱,对不同比例Pd掺杂的CeO_2纳米晶中的氧缺位进行了量化研究。结果表明,随着Pd掺杂量的提高,氧缺位浓度逐渐增加,这与XPS测试结果的趋势基本一致。     

KNb_(1-x)Mg_xO_(3-δ)的高温高压合成及输运性质研究

采用高温高压法制备了KNb1-xMgxO3 -δ(x =0 .0～ 0 .3)氧离子导电材料 ,使用XRD、TG-DTA及交流复阻抗谱对样品的结构和离子导电性进行了表征。实验结果表明 ,高压降低了合成温度 ,合成的KNb1-xMgxO3 -δ系列固溶体与其母体KNbO3 一样都为正交钙钛矿结构 ,晶胞参数随掺杂量的增加而略微增大。固溶体KNb1-xMgxO3 -δ具有离子导电特征 ,通过拟合阻抗谱数据获得了该材料晶粒电导、晶界电导和体电导率与温度的关系。样品的晶界电阻较高 ,晶界效应十分明显 ,离子跳跃传导可能在其输运机制中占据主导地位。在x =0 .1附近 ,电导率达到最大值 ,70 0℃时为 1.2× 10 - 3 S·cm- 1。     

钙钛矿结构B位双掺杂LaMg_(0.34)Ni_xFe_(0.66-x)O_3的红外辐射性能

采用溶胶-凝胶法制备了纯的和Mg~(2+)-Ni~(2+)掺杂的LaFeO_3,并对它们在近红外波段的发射率进行了研究和比较。结果表明,34%(摩尔分数)的Mg~(2+)和23%(摩尔分数)的Ni~(2+)掺杂的LaFeO_3即LaMg0.34Ni0.23Fe0.43O_3在0.2~2μm波段的红外发射率达到了0.966,远高于未掺杂LaFeO_3的0.446。Mg~(2+)-Ni~(2+)共掺杂能够显著提高LaFeO_3在近红外波段的发射率的原因在于Mg~(2+)、Ni~(2+)进入铁酸镧的晶格中取代Fe3+,引入了杂质能级,氧空位浓度增加,提高了杂质能级吸收以及氧空位吸收,掺杂引起的晶格畸变使得晶格振动吸收增强;此外,电子在Fe3+和Fe4+之间的极化跃迁,也增强了化合物在相应光谱区域的吸收性能。     

近紫外宽带激发LED用红色荧光粉(Gd_(1-x)Eu_x)6(Te_(1-y)Mo_y)O_(12)的制备与性能

利用高温固相法制备了一种新型红色荧光粉(Gd_(1-x)Eu_x)_6(Te_(1-y)Mo_y)O_(12),研究了Eu~(3+)单掺和Eu~(3+),Mo~(6+)共掺Gd_6TeO_(12)荧光粉的结构、形貌和荧光性能.实验结果表明,所合成的粉体为纯相.在393 nm近紫外光激发下,(Gd_(1-x)Eu_x)_6(Te_(1-y)Mo_y)O_(12)荧光粉发出特征红光,位于632 nm处的发射主峰属于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2跃迁.当Eu~(3+)掺杂浓度超过20%(物质的量分数)时发光出现浓度淬灭,经证实这是由电偶极-电偶极相互作用造成的.随着工作温度升高,荧光粉发光强度减小,计算得到Eu~(3+)热淬灭过程中的激活能为0.1796 eV.当(Gd_(0.8)Eu_(0.2))_6TeO_(12)中共掺Mo~(6+_(取代Te~(6+)),该荧光粉发射光谱的峰位、强度变化不大,但是Mo~(6+)-O~(2-)电荷迁移态显著增大了近紫外波段的激发带宽度,可以有效提高激发效率.具有近紫外宽带激发特征的(Gd_(0.8)Eu_(0.2))_6(Te_(0.6)Mo_(0.4))O_(12)是一种潜在的白光LED用荧光粉材料.     

沉积温度、膜厚对Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2-δ)薄膜的微结构和电导率影响

采用脉冲激光沉积法在MgO(100)单晶衬底上制备了Ce0.8Gd0.2O2-δ(CGO)系列薄膜,沉积温度与膜厚对CGO/MgO薄膜的微结构及离子电导率的影响分别被研究.X-ray衍射(2θ-ω线扫描,ω-摇摆曲线,(-扫描)测量显示,随着沉积温度的升高,CGO薄膜的微结构由多晶薄膜演变到外延膜.对沉积在730℃的CGO薄膜(510nm)中较大的离子电导归因于薄膜中较小的晶界密度.对高质外延的CGO薄膜(沉积730℃),随着膜厚的减小,其快速减小的激活能及增大的离子电导可解释为CGO/MgO界面平面的应变态和氧空位的无序分布所致.我们的结果表明,为获得高离子电导的CGO薄膜,最佳的沉积温度和膜厚是需要考虑的.     

添加Ag_2O对YBa_2Cu_3O_(7-δ)体材料显微结构与超导电性的影响 (Ⅰ)制备工艺与超导电性

本文比较系统地研究了添加 Ag_2O 对 YBa_2Cu_3O_(7-δ)体材料超导电性的影响.结果表明:在制备过程中添加适量 Ag_2O 可以显著增强 YBa_2Cu_3O_(7-δ)晶粒间的耦合,并改善 YBa_2Cu_3·O_(7-δ)体材料的超导性能.对于在930—1000℃范围内烧成,名义组成为(YBa_2Cu_3O_(7-δ))_(1-x)Ag_x(x=0.2～0.55)的复合超导试样来说,烧成温度对试样的超导性能起关键的作用,而 Ag_2O的添加量(x)和预烧温度的作用相对要小得多,当烧成温度高于970℃时 Ag_2O 的添加效果极为明显.例如1000℃烧成的 x=0.3的试样在77K 下的磁化临界电流密度 J_c 比相同工艺条件制备的未加 Ag_2O 试样提高五倍多.     

Sm~(3+),Sr~(2+)共掺杂对CeO_2基电解质性能影响的密度泛函理论+U计算

Sm~(3+),Sr~(2+)共掺杂CeO_2的离子电导率被证实可高达Sm~(3+)掺杂CeO_2离子电导率的近两倍,然而,共掺杂对CeO_2电导率的作用机理尚不明确.本文利用第一性原理计算的密度泛函理论+U方法,对Sm~(3+)和Sr~(2+)共掺杂的CeO_2进行了系统的研究,对比Sm~(3+)或Sr~(2+)单掺杂的CeO_2体系,计算并分析了共掺杂体系的电子态密度、能带结构、氧空位形成能以及氧空位迁移能等微观属性.计算结果表明,Sm~(3+),Sr~(2+)的共掺杂对CeO_2基电解质性能的提高具有协同效应,二者的共掺杂不仅能协同抑制CeO_2体系的电子电导率,还能在单掺杂CeO_2的基础上进一步降低氧空位形成能,Sm~(3+)的存在还有助于降低Sr~(2+)对氧空位的俘获作用,而Sr~(2+)的加入则能够在Sm~(3+)掺杂CeO_2的基础上进一步降低最低氧空位迁移能,爬坡式弹性能带方法计算表明共掺杂体系的氧空位迁移能最低可达0.314/0.295 eV,低于Sm~(3+)掺杂CeO_2的最低氧空位迁移能.研究揭示了Sm~(3+),Sr~(2+)共掺杂对CeO_2电导率的协同作用机理,对进一步研发其他高性能的共掺杂电解质材料具有重要的指导意义.     

Eu~(3+)掺杂浓度及基质氧空位对Ca~(2-x)Eu_xSnO_4发光性能的影响

采用高温固相法制备Ca_(2-x)SnO_4:xEu~(3+)(x=0,0.001,0.005,0.01,0.015,0.02)发光材料,分别在空气和真空氛围中进行烧结,研究Eu3+掺杂浓度及基质中氧空位对样品发光性能的影响。随着Eu~(3+)离子浓度的增加,发射强度呈逐渐增大的趋势,主发射峰由两个分别位于614 nm和618 nm的峰逐步合为一个位于616nm的发射峰。在Ca_(2-x)SnO_4∶xEu~(3+)样品的激发光谱中,存在着200~295 nm的Eu~(3+)-O~(2-)电荷迁移带,随着Eu~(3+)离子浓度的增加,电荷迁移带的峰位由271 nm红移到286 nm。此外,在Eu~(3+)离子掺杂浓度相同的情况下,真空中烧结得到样品的发光强度是空气中烧结得到样品的2倍。这是由于在真空氛围中烧结产生的氧空位增加使得传导电子密度升高,导致发光强度增加。而且,氧空位的增加导致电子陷阱的增多,这使得Ca_(2-x)SnO_4∶xEu~(3+)样品的余辉性能得到了很大程度的提高。