四价锡离子导体——锡蒙脱石

在实验室制得一种四价阳离子导体——锡蒙脱石。样品的穆斯堡尔谱证明迁移锡离子的价态为四价锡离子。锡蒙脱石的电子电导率和交流电导率分别为5.1×10^-7和1.5×10^-4S/cm。应用于锡锰电池中φ13mm×3mm的片状电池得到1.2V的开路电压和5mA的短路电流。 关键词：     

快离子导体的低频介电特性

本文综述了快离子导体低频介电特性的实验规律,介绍和讨论了近年来提出的几个关于快离子导体介电特性的理论模型,并将实验结果与经验公式、理论模型进行了比较。     

离子导体在离子输运状态下的物理特性

1974年杨桢等发现α-LiIO_3单晶在直流电场作用下,中子衍射强度显著增强现象后,引起了中国物理学家们的强烈兴趣。特别是中国科学院物理研究所的物理学家们研究了离子导体在静电场作用下的介电行为,X射线形貌图,光衍射,喇曼散射,超声衰减等等,观察到了许多新现象,并对这些现象的机制作了理论解释,本文将对这些实验和理论结果作一评述。     

用作电致变色哗啦的LiNbO3离子导体薄膜的研究

采用射频射溅射方法制备用电致变色器件的ＬｉＮｂＯ３薄膜，利用频率外推法和Ｗａｎｇｎｅｒ极化法对所沉积的ＬｉＮｂＯ３离子导体薄膜的离子电导率进行了测试和计算，给出了薄膜的光谱特性，分析和讨论了薄膜制备工艺对薄膜结构和离子电导率的影响和作用。     

一种测定某些离子导体的导电基本参数的新方法

利用低频交变电场在某些离子导体中能引起偏振态改变的光衍射特性,发展了一种测量这些离子导体的导电基本参数的新方法,并且用它测定了α-LiIO₃单晶的基本离子导电参数,测得其载流子的迁移率激活能E_μ=0.36eV;夫仑克耳缺陷的形成能为E_M=0.59eV;300K时正、负载流子的数密度均为1.6×10¹⁷cm^-3,相对浓度均为1.07×10^-5;当所加电场反平行于晶体的自发极化强 关键词：     

固体离子学概述

 固体离子学是研究固体中离子行为及其相关应用的科学.它是在七十年代才兴起的新学科。内容包括快离子导体(又叫固体电解质),混合导体(又称电极材料)和它们的应用。它是物理、化学、材料、器件的交叉学科,因而引起广泛领域的科学家和工程师的兴趣和关注.自然界的固态材料依据其导电能力来分类可分为导体、半导体和绝缘体.在不特别指明电荷载流子的情况下,这种分类都是相对于电子(或空穴)的导电能力而言的.     

用作电致变色器件的LiNbO_3离子导体薄膜的研究

采用射频溅射方法制备用作电致变色器件的ＬｉＮｂＯ３薄膜，利用频率外推法和Ｗａｎｇｎｅｒ极化法对所沉积的ＬｉＮｂＯ３离子导体薄膜的离子电导率进行了测试和计算，给出了薄膜的光谱特性，分析和讨论了薄膜制备工艺对薄膜结构和离子电导率的影响和作用。     

AgI（Cr2O3）混合离子导体的ESR研究

本文报道Agl(Cr_2O_3)混合离子导体的电子自旋共振(ESR)实验结果。观测到一种新的稳定的ESR信号,它可能对应于Agl和Cr_2O_3界面层内与Ⅰ~-空位相关(类似F心)的缺陷,这种缺陷的存在可能是提高Ag~+电导率的重要因素。     

基于熵的离子导体电导率公式推导

电导率是表示导体导电能力强弱的度量,离子导体的电导率可以通过平均漂移速度求得.文中通过对离子导体的分析,给出一种基于熵的新的推导方法.首先分析系统熵和环境熵的竞争关系,其次运用熵最大原理求出最概然电流,进而导出电导率公式.最后将基于熵的推导方法与漂移速度方法加以区别和对比,并推广到一般导体电导率公式的推导.     

纳米离子导体在流体静压力下的复阻抗谱研究

 用惰性气体蒸发和真空原位加压方法制备了具有清洁界面的平均粒度16 nm的纳米固体CaF₂，并在0.1~2 400 MPa范围不同的静水压下用100 kHz~100 Hz内70种频率，精确测量了纳米CaF₂的复平面阻抗谱。分别给出纳米CaF₂离子电导率和相对介电常数随流体静压力的变化规律。最后的讨论指出：离子迁移通遭受压后的变化（大于、等于或小于最佳值）是影响离子电导率-压力曲线的主要因素；界面层空间电荷极化是造成纳米CaF₂相对介电常数较大的原因，由此界面效应可理解介电常数-压力曲线。     

离子学

 读者对“电子学”已经很熟悉了,但对“离子学”却可能很陌生．事实上,离子学是近年来发展起来的一门极具生命力的多学科交叉的前沿学科,它是物理学、化学、材料科学、工程学、冶金学、生物学等多种学科交叉汇合而出现的新学科生长点．能够传导电流的物质称为导体．通常,人们习惯用电导率（ａ,（·ｃｍ）^－１）来表征导体传导电流的本领,并可表示为Ｕ＝１／Ｒ·ｌ／ｓ式中Ｒ为导体的电阻（）,ｌ为导体长度（ｃｍ）,ｓ为导体的横截面积（ｃｍ^{２<,/sup>）．粗略地讲,电导率愈大的导体,其导电能力愈强．根据导电机理的不同,通常可将导体分为两类：电子导体和离子导体．凡依靠电子（或正空穴）的运动来传导电流的导体称为电子导体．}     

离子液体辅助水热法制备锡酸锌的研究

采用离子液体辅助水热法制备锡酸锌,考察了溶液pH值、水热反应时间及水热反应温度对锡酸锌晶体结构、形貌及光催化性能的影响。采用X射线衍射(XRD)确定锡酸锌的晶体结构、结晶水平及相的纯净程度;透射电子显微镜(TEM)用来分析制得的锡酸锌的形貌;通过在紫外光照射下光催化降解亚甲基蓝进行锡酸锌的光催化性能研究,结果表明:溶液pH值为9、水热反应温度为220℃、水热反应时间为32h制得的锡酸锌对亚甲基蓝有最高的光催化降解活性。对锡酸锌降解亚甲基蓝的光催化机理探究表明:锡酸锌光催化活性的差异主要归因于缺陷,缺陷往往成为电子-空穴复合中心,导致光催化活性不高;羟基自由基是光催化反应的主要活性物种。     

考虑空间电荷层效应的氧离子导体电解质内载流子传输特性

晶界或异质界面诱发的空间电荷层(space charge layer,SCL)效应,被认为是氧离子导体电解质内界面附近区域载流子传输特性显著区别于体相区域的关键原因之一.现有研究多采用Poisson-Boltzmann(PB)方程预测SCL效应的影响规律,但其基于载流子电化学平衡假设,无法用于载流子存在宏观运动的工况,极大限制了相关传输机理研究.本文耦合Poisson方程和载流子质量守恒方程,建立了适用于载流子具有宏观运动时氧离子导体内载流子传输过程的模型,推导了控制SCL效应的关键无量纲参数.聚焦固体氧化物燃料电池中常用的AO2-M2O3氧离子导体电解质,对比研究了传统PB方程和本文建立的Poisson-载流子质量守恒耦合方程的预测结果可靠性.进一步采用耦合模型深入分析了考虑SCL效应时氧离子导体内部氧空位传输机理,发现导体界面电流密度增大导致SCL电阻先减小后增大.增大无量纲Debye长度(表征空间电荷层厚度与导体厚度的比值)可显著增大SCL电阻.当驱动氧空位移动的过电势与热势数量级相当时,增大无量纲电势(表征过电势与热势的比值)导致SCL电阻增大;当过电势远小于热势时,改变无量纲电势对氧空位传输过程几乎无影响.本文研究结论可为通过合理设计晶界或异质界面以改善氧离子导体内载流子传输能力及最终提高相关电化学器件性能提供理论依据.     

具有本征低晶格热导率的硫化银快离子导体的热电性能

硫化银(Ag_2S)是一种典型的快离子导体材料,前期关于Ag_2S的研究主要集中在光电和生物等领域.最近的研究表明, a-Ag_2S具有和金属一样的良好延展性和变形能力.但是, Ag_2S的热电性能尚无公开报道.本工作合成了单相Ag_2S化合物,系统研究了其在300—600 K范围的物相变化、离子迁移特性和电热输运性质.研究发现, Ag_2S在300—600 K温度区间表现出半导体的电输运性质.由于单斜-体心立方相晶体结构转变, Ag_2S的离子电导率、载流子浓度、迁移率、电导率、泽贝克系数等性质在455 K前后出现急剧变化.在550 K, Ag_2S的功率因子最高可达5μW·cm~(–1)·K~(–2). Ag_2S在300—600 K温度区间均表现出本征的低晶格热导率(低于0.6 W·m~(–1)·K~(–1)). S亚晶格中随机分布的类液态Ag离子是导致b-Ag_2S体心立方相具有低晶格热导率的主要原因.在573 K, Ag_2S的热电优值可达0.55,与Ag_2Se, Ag_2Te, CuAgSe等已报道的Ag基快离子导体热电材料的性能相当.     

非晶锂离子导体在高压下的电特性

 本文首次测量了非晶态锂离子导体B₂O₃-0.7Li₂O-0.7LiCl-xAl₂O₃（x=0.05及0.15）在0.000 1~0.80 GPa压力下的离子电导率及激活体积，发现激活体积在一定压力下由负变正，并用离子迁移通道的物理图象给出初步的微观解释。此外，还比较了整片非晶与粉末压片的异同，以及氧化铝组分不同对压力相变点的影响。观测到压力增强及卸压后电导率的弛豫现象——减至常压后离子电导比加压前提高10.4倍。     

用于分析氧离子导体的氧表面交换行为的脉冲同位素交换方法

本文详细描述了一种用于测量氧化物离子导体的氧表面交换速率的新型脉冲~(18)O-~(16)O同位素交换(PIE)技术.该技术采用装有氧化物粉末的连续流动填充床微反应器实现.通过在线气相质谱法测量通过反应器的富含180的脉冲的等温响应.表观氧交换速率可以通过在给定的反应器停留时间和可用于交换的表面积下氧化物吸收~(18)O的数量来计算.相比于其他氧同位素交换的技术,PIE技术不需要快速加热/淬火步骤,具有快速、简单、非常适合筛选材料和系统研究反应机理的优点.此外,利用氧同位素~(18)O_2、~(16)O~(18)O和~(16)O_2在流出脉冲中的相对分布可以深入研究氧的表面交换反应机理.本文采用PIE技术分析YSZ、Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)和La_2NiO_(4+δ)在350～900℃范围内表面氧交换性能.根据同位素交换反应的两步式反应模型分析,对于混合导体BSCF和La_2NiO_(4+δ),O_2分子在氧化物表面的解离吸附速率为速率控制步骤.对于YSZ,在800℃时,其表面氧交换的速率控制步骤由氧离子的晶格溶入变成O_2分子在氧化物表面的解离吸附步骤.