稀土锰氧化物La0.7Ca0.3Mn1-xCuxO3低场磁电阻及电传输特性研究

采用溶胶-凝胶法制备了系列多晶CMR材料La0.7Ca0.3Mn1-xCuxO3（x=0%,1%,5%,10%,15%,20%）。在77-350 K温度范围内测量了样品的电阻率及磁电阻大小。实验结果发现：系列样品TC随掺杂量增加而递减;系列样品的电阻率峰及磁电阻峰在整个测温范围内随掺杂量的增加均依次被展宽直至消失,当掺杂量为x≥10%时,电阻率随温度的变化在整个测温范围内呈现绝缘相行为;同时还发现,掺杂量为x≥10%时,样品的磁电阻在整个测温区内基本表现为隧穿磁电阻。基于我们采用蒙特卡罗模拟方法提出的逾渗模型及隧穿磁电阻模型,对样品的磁电阻行为进行了很好的解释。对系列样品的ρ-T曲线进行lnρ-T^-（1/4）系拟合,发现掺杂量为x=10%样品在整个温区内的lnρ-T^-（1/4）系基本呈线性。     

La0.7-xDyxSr0.3MnO3(0.00≤x≤0.70)的TCR研究

研究了La位Dy掺杂对La0.7-xDyxSr0.3MnO3(0.00≤x≤0.70)电阻温度系数(TCR)的影响.实验结果表明:Dy掺杂将引起电阻率曲线的急剧变化,导致出现大的TCR;随Dy掺杂的增加,TCR在x=0.30出现峰值,然后随掺杂量的增加逐步降低.体系出现大的TCR,来源于Dy掺杂引起的晶格畸变和额外磁性耦合.     

电子俘获材料Zn_4B_6O_(13)∶Dy~(3+)的热释光特性研究

通过高温固相扩散反应合成了稀土元素镝掺杂的 Zn4 - x B6 O1 3∶ x Dy3+ 磷光体 .测定了该化合物在高能6 0 Co伽玛射线辐照下的热释发光曲线和三维热释光谱 .三维热释光谱表明 ,位于大约 480 nm和 5 80 nm的发光谱带来自于 Dy3+ 离子的 f-f 跃迁 .基质中掺杂的 Dy3+ 离子浓度的变化能够改变陷阱的相对分布 ,随着Dy3+浓度的增加 ,发光峰温向高温方向移动 ,这可提高剂量器的热稳定性 .当辐照剂量增加时 ,发光峰温亦向高温方向移动 ,即陷阱加深 .确定了 Zn3.86 B6 O1 3∶ 0 .1 6Dy3+样品主峰的陷阱深度 E=0 .73 e V,频率因子S=2 .43× 1 0 9s- 1 .在 1～ 1 0 0 Gy治疗级范围内 ,Zn3.86 B6 O1 3∶ 0 .1 6Dy3+ 对 6 0 Co伽玛射线辐照的热释光剂量响应呈良好的线性关系 .实验结果表明 ,Zn3.86 B6 O1 3∶ 0 .1 6Dy3+是一个潜在的应用于临床医疗的伽玛射线电离辐射热释光剂量计材料 .     

LaMn1-xMgxO3钙钛矿的低温磁性

采用乙二胺四乙酸-柠檬酸联合溶胶凝胶法合成了B位掺镁的简单钙钛矿纯相样品LaMn1-xMgxO3(x=0~0.50). Mg在钙钛矿B位的掺杂和调节Mn3+/Mn4+的摩尔比强烈地影响样品的磁性行为. x≤0.08时, 样品低温下表现弱的铁磁性; x≥0.18时, 随着Mg掺杂引入的Mn4+离子间的反铁磁性超交换作用与Mn3+-Mn4+离子间的铁磁性双交换作用使样品在低温下呈现自旋玻璃态. 随着Mg2+掺杂量的增加, 样品的磁有序温度与自旋凝固温度单调降低.     

NdxEr5-xSi3系列化合物晶体结构和磁性研究

利用电弧熔炼制备了NdxEr5-xSi3(x=0~5)系列化合物样品。通过X射线粉末衍射分析和磁性测量研究了Nd替代Er对Er5Si3化合物结构和磁性的影响。研究结果表明:随着Nd替代量的增加,其晶体结构、相组成及磁性能发生了明显变化。低Nd含量时(x≤3),样品具有Mn5Si3型六角结构,空间群为P63/mcm,样品具有反铁磁性。虽然奈尔温度不遵循De Gennes定律,但能被RKKY理论完美解释。高Nd含量时(x=5),样品具有Cr5B3型四方结构,空间群为I4/mcm,对外显示铁磁性。Nd含量为x=4时,两种结构共存,Rietveld精修表明Mn5Si3型结构占58(1)%,Cr5B3型结构占42(1)%。其磁化率温度曲线在50~100 K具有铁磁性特征,但随着温度的进一步下降,又显示出反铁磁性的特征,暗示其内部存在着铁磁相和反铁磁相的耦合。     

中温固体氧化物燃料电池阴极Sr3Fe2-xNixO7-δ(x=0,0.1,0.2,0.3)的制备与性能

采用溶胶凝胶法(sol-gel)合成了Sr_3Fe_(2-x)Ni_xO_(7-δ)(x=0,0.1,0.2,0.3)系列阴极材料,通过X射线衍射、热膨胀系数测试、电导率测试、极化阻抗(R_p)测试、单电池性能测试等对材料的物相结构、热力学性能、电化学性能进行了表征。结果表明,所有样品均成功合成为具有类钙钛矿结构的单一纯相。热膨胀系数随着Ni元素掺杂含量的提高而不断下降。其高温电导率随着Ni元素掺杂含量的提高而升高,SFN30具有该系列最高的电导率101 S·cm~(-1)。该系列样品的极化阻抗随着Ni元素掺杂含量的提高呈现先下降后上升的趋势,SFN10在800℃具有小的极化阻抗(R_p=0.078 8Ω·cm~2)。电解质支撑的单电池输出功率变化趋势与极化阻抗趋势一致,SFN10在800℃获得421.6 mW·cm~(-2)的输出功率密度。     

LaFe1-xCuxO3光催化降解水溶性染料的活性

采用柠檬酸法合成了钙钛矿型复合氧化物催化剂LaFeO3,并按不同比例进行掺杂,制备了LaFe1-xCuxO3(x=0.01～0.09)系列样品.以高压荧光汞灯为光源,测定了该系列样品对酸性红3B等水溶性染料的光催化降解活性.采用红外、紫外、光声光谱及正电子寿命谱等技术分析了催化剂的光催化性能及掺杂对活性的影响.结果表明,掺杂后LaFeO3的光催化活性明显提高,这主要与B离子的d电子结构有关.     

钙钛矿型稀土锰氧化物La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_xMn_(1-x)O_3的磁性和巨磁电阻效应

采用溶胶 凝胶工艺制备了La0 .7Sr0 .3FexMn1 -xO3化合物 ,研究Fe掺杂对材料的导电性能、磁性能、磁电阻性能的影响。发现随Fe含量的增加 ,材料的电阻率提高 ,铁磁居里温度 (TC)下降 ,巨磁电阻效应增强。观察到x =0 0 5和x =0 0 8的样品的电阻率随温度变化曲线出现双峰。对于x =0 0 8的样品 ,在室温附近磁电阻达到 18% (8× 10 5 A·m- 1 外场 )。对于x >0 0 8的样品 ,金属 绝缘体转变温度均比相应的铁磁 顺磁转变温度低 5 0～ 80K     

La1-xSrxCoO3-δ体系中缺陷形成与输运过程研究

利用碘滴定法测定了钙钛矿型复合氧化物La1-xSrxCoO3-δ系列样品中金属元素的平均价态及氧的非化学计量值。实验发现:La1-xSrxCoO3-δ样品中的Co元素的平均价态随Sr掺杂量x的增加先增后减,室温下,在x=0.5时取最大值,温度升高,最大值移至x=0.4处。实验还发现,样品的电导率和330 K时的内耗峰峰高随Sr掺杂量x的变化也有类似极值,且极值点也分别出现在0.4和0.5左右,表明复合氧化物La1-xSrxCoO3-δ中的电子传导是通过极化子进行的。对于同一Sr掺杂量的样品,Co元素平均价态随温度的增加而减小。     

(Gd1-xREx)5Si4(RE=Dy, Ho)系列材料磁熵变研究

对 (Gd1-xDyx)5Si4(x=0.1, 0.2, 0.3, 0.35) 和(Gd1-xHox)5Si4(x=0.05, 0.15, 0.25)系列合金的居里温度、磁相变、磁熵变等磁性质进行了研究. 结果发现 该系列合金保持了Gd5Si4的Sm5Ge4正交型晶体结构, 居里温度随着引入的x量的增加而呈近似线性减小趋势;在居里温度附近样品的磁特性符合二级相变规律;通过调节Dy 或Ho的含量调节居里点, 样品中不含贵重元素Ge, 大大降低了成本;在较宽的温度范围和低场下(＜2 T)具有较大的磁熵变值从而使其适合于被制成梯度功能复合材料. 研究表明 (Gd1-xREx)5Si4(RE=Dy, Ho)系列材料有望成为较好的室温低场磁制工质.     

镝掺杂LaPO4拉曼光谱变化规律的探讨

采用水热法和后续热处理合成出单斜相LaPO4以及LaPO4:Dy3+,通过XRD对样品进行物相分析,结果表明:所得样品为LaPO4,且XRD图谱及拉曼光谱中峰位的偏移表明Dy的存在,即Dy被掺杂到LaPO4基质中。通过研究用Dy对LaPO4进行不同量掺杂后其拉曼光谱的变化规律,进而找出用Dy对LaPO4进行不同量掺杂后其内部结构的变化规律。结果显示,用Dy对LaPO4进行不同量掺杂后,随着掺杂比例的增大,晶格畸变程度先上升后下降,且在镧镝物质的量比例为1∶0.06时对基体晶格结构影响最大。     

钐掺杂对钛酸钡锶陶瓷结构和介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了系列Sm掺杂的Ba(0.8-3x/2)SmxSr0.2TiO3(x=0,0.001,0.003,0.006,0.008 and 0.010)粉体及陶瓷。利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜和精密阻抗分析表征了样品的结构和性质。X射线衍射结果表明Ba(0.8-3x/2)SmxSr0.2TiO3粉体在800℃预烧2 h后为单一的钙钛矿结构;通过对陶瓷微观形貌研究发现,Sm掺杂可以明显地抑制陶瓷晶粒生长,随着Sm掺杂量的增加,晶粒尺寸由40μm减小到2μm;居里温度随着Sm掺杂量的增加而线性降低,移动速率为10℃/mol%,室温下介电常数呈现先增加后减小的趋势,并在x=0.006时达到最大值7800。     

锌镍单液流电池正极Ni1-xMnx(OH)2倍率性能分析

采用缓冲溶液法制备Mn掺杂Ni_(1-x)Mn_x(OH)_2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)。X射线衍射(XRD)测试表明x=0.1和0.2的样品主要是由β相组成;扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附-脱附测试表明掺杂Mn样品比不掺Mn的商用β-Ni(OH)2的颗粒更细小、多孔;恒流充放电测试表明,这种电极具有优良的高倍率性能,当x=0.2,电流密度800 mA·g-1时放电比容量为288.8 mAh·g-1,同等条件测试的商用β-Ni(OH)2放电比容量为198.7 mAh·g-1,循环580圈后仍有276 mAh·g-1的放电比容量,其衰减率为4.1%,而同等测试条件下的其它4种样品衰减率分别为46.1%(商用β-Ni(OH)2)、13.0%(x=0.1)、25.6%(x=0.3)、34.1%(x=0.4),可见这种Mn掺杂电极材料适合大电流密度充放电,能够改善镍电极的循环稳定性,降低镍电极成本。     

电子俘获材料Zn4B6O13:Dy3+的热释光特性研究

通过高温固相扩散反应合成了稀土元素镝掺杂的Zn4-xB6O13:xDy3+磷光体.测定了该化合物在高能60Co伽玛射线辐照下的热释发光曲线和三维热释光谱.三维热释光谱表明,位于大约480nm和580nm的发光谱带来自于Dy3+离子的f-f跃迁.基质中掺杂的Dy3+离子浓度的变化能够改变陷阱的相对分布,随着Dy3+浓度的增加,发光峰温向高温方向移动,这可提高剂量器的热稳定性.当辐照剂量增加时,发光峰温亦向高温方向移动,即陷阱加深.确定了Zn3.86B6O13:0.16Dy3+样品主峰的陷阱深度E=0.73eV,频率因子S=2.43×109s-1.在1～100Gy治疗级范围内,Zn3.86B6O13:0.16Dy3+对60Co伽玛射线辐照的热释光剂量响应呈良好的线性关系.实验结果表明,Zn3.86B6O13:0.16Dy3+是一个潜在的应用于临床医疗的伽玛射线电离辐射热释光剂量计材料.     

Ba1-xPrxCoO3阴极材料在中温SOFC中的应用

采用湿化学法合成系列阴极材料Ba1-xPrxCoO3(x=0.3, 0.4, 0.5, 0.6). TG-DTA和烧结曲线测试结果表明, 在950 ℃时样品发生相变, 形成了晶相. 样品的SEM结果显示, Pr离子掺杂到一定量时, 将抑制晶粒长大, 减少阴极的孔洞率. 单电池测量结果表明, 用x=0.5的阴极材料制成的单电池表现出最好的输出特性, 具有最大短路电流密度和最大输出功率密度, 是掺杂Y的BaCeO3基电解质的一种优化配比阴极材料.     

La0．8Sr0．2Mn1-xCoxO3（x=0，0．3，0．5，1）的磁性转变

采用柠檬酸络合法制备B位掺杂的纳米钙钛矿复合氧化物La0．8Sr0．2Mn1-xCoxO3（x=0，0．3，0．5，1．0）。应用X射线衍射法（XRD）进行结构的测定与分析，并结合扫描电镜（SEM）和热磁曲线（M-T曲线）的实验结果，研究这4种样品的结构和磁性之间的关系。X射线衍射实验分析表明4个样品均属六方晶系，M-T曲线得出的1／χ-T曲线表明：La0．8Sr0．2MnO3是铁磁性，La0.8Sr0．2Mn0．7Co0．3O3和La0．8Sr0．2Mn0.5Co0．5O3是亚铁磁性，而La0．8Sr0．2CoO3是反铁磁性的。利用电镜观察到前3种样品均为颗粒状，颗粒之间首尾相接形成链状结构，并进一步由链状结构支起一个个的空间网状结构，最后一种样品为较为分散的颗粒。     

共沉淀法合成Y3Fe5O12:R(R:Co,Ni)及其磁性

以碳酸氢铵为沉淀剂,用反滴加共沉淀法获得前驱体,将前驱体在900℃下煅烧5 h,合成了Co:Y3Fe5O12(YIG)及Ni:Y3Fe5O12(YIG).通过对YIG前驱体的TG-DTA分析结果表明,样品的晶相形成温度为778℃.利用XRD测试技术对样品结构进行表征,Y3Fe5-xRxO12中的x为0～0.15时,样品为立方相,Ia3d空间群,当x=0.25时转变为四方相.样品中Y3Fe5-xRxO12的掺杂浓度x高于0.15时均出现杂相.用振动磁强计测试样品的磁性质的结果表明,Y3Fe5-xNixO12和Y3Fe5-xCoxO12样品的比饱和磁化强度均随着掺杂量的增加而增大,但杂相的出现引起磁化强度降低,Y3Fe5-xCoxO12中x=0.25时,比饱和磁化强度最大值为22.6 A·m2/kg,Y3Fe5-xNixO12中x=0.25时,样品为单相比饱和磁化强度最大值为24.5 A·m2/kg.     

Sm3+掺杂含银硼酸钙玻璃的制备及光谱性质

采用熔融淬火技术制备了掺杂Sm3+的组分为30CaO-60B2O3-10AgNO3-xSm2O3(x=0.05,0.25,0.5,1,3,5(摩尔分数))硼酸钙玻璃。采用吸收光谱及荧光激发和发射光谱对样品的光谱性质进行了研究。样品吸收光谱测量表明样品中存在Ag聚集体和金属Ag纳米颗粒,Sm3+掺杂浓度的改变对金属Ag纳米颗粒的浓度产生影响,而对Ag聚集体的吸收影响较弱。样品的荧光光谱测量发现该系列样品均表现为宽带吸收和宽带发射特性,同时观察到了在405 nm激发下Sm3+的掺杂对Ag聚集体的发光产生了猝灭作用,但可改善样品发射光谱的成分,提高红色发射比例。色度学研究表明样品的色坐标随Sm3+掺杂浓度及激发波长变化。这些研究结果表明该系列样品是一种潜在的白光LED用荧光体材料。     

Nd3+掺杂对LiFePO4结构及电化学性能的改善

采用两步加热高温固相法合成了掺杂Nd3+的LiFe1-xNdxPO4/C复合材料(x=0,0.01,0.02,0.04,0.06,0.08).用TG-DSC对前驱体进行分析和SQUID(超导量子干涉仪)对样品中Fe3+的磁性测定,优化了合成工艺条件;采用XRD、FE-SEM、EDS等方法分析了样品的结构并对其电化学性能进行了测试.结果表明:LiFe1-xNdxPO4/C复合材料具有橄榄石型结构;当Nd3+的掺杂量6%(物质的量分数)、煅烧温度700℃、煅烧时间16h时,样品在0.2C(1C=170.0mA·g-1)电流密度下的最大放电比容量可达165.2mAh·g-1,循环100次后的容量保持率仍为92.8%,在1C、2C、5C下的最大放电比容量分别为146.8、125.7和114.8 mAh·g-1.通过测定样品在不同较低倍率下的放电比容量,采用外推法得出制备样品的实测理论比容量为168.7 mAh·g-1.     

掺杂对棒状纳米SrFe_(12)O_(19)形貌和性能的影响

以FeCl2为原料,利用化学沉淀法制备了针状纳米α-FeOOH中间体,并通过柠檬酸法在针状纳米α-FeOOH表面包裹锶的柠檬酸配合物,煅烧后形成的棒状纳米SrFe12O19并分别在共沉淀和溶胶-凝胶2个不同过程中对纳米SrFe12O19进行镧掺杂。采用XRD,TEM和振动样品磁强计(VSM)对SrFe12O19及掺杂锶铁氧体的结构、形貌及磁性能进行了表征。结果表明:沉淀法和柠檬酸法相结合后制得的针状前驱体于900℃煅烧后可制得平均直径为40nm,长径比为15～20的棒状纳米SrFe12O19。在沉淀过程中对前驱体进行掺杂后制得的SrLaxFe12-xO19较同温度时在溶胶-凝胶过程中进行掺杂制得样品的长径比有所增加,进而使得SrLaxFe12-xO19的各向异性变大,磁性能增加,且在沉淀过程中掺杂镧后,样品的矫顽力和饱和磁化强度达到最大值时,x值明显大于溶胶-凝胶过程中进行掺杂制得的棒状SrLaxFe12-xO19。利用共沉淀法掺杂后,当x=0.15时制备的样品的矫顽力最大为6179.1Oe,此时样品的饱和磁化强度和剩余磁化强度分别65.7和38.4emu·g-1。当x=0.2时制备的样品的饱和磁化强度达到最大值为67.3emu·g-1,样品的矫顽力为5852.7Oe。