掺杂Ag元素对溶胶–凝胶一步法制备BaTiO_3基PTCR陶瓷性能的影响

为改善PTCR陶瓷材料的电学性能,采用AgNO3作为Ag掺杂原料,用溶胶–凝胶一步法合成了含Ag元素的BaTiO3基PTCR陶瓷,着重讨论了银含量对半导体陶瓷电学性能的影响规律。结果表明,适量的Ag掺杂对材料的室温电阻率(r)影响不大,并且还可以有效提高PTCR陶瓷的温度系数(aR)和耐电压(Vb)。本实验中掺杂0.05%Ag(摩尔分数)时,获得的PTCR陶瓷性能较好:r≈28 W·cm,a25>16%℃1,Vb>180 V·mm1。     

Sm2O3掺杂的BaTiO3陶瓷的PTCR效应

施主深度为PTCR效应的关系,一方面受各种杂质乃至助烧剂影响而变得复杂化;另一方面也被很多作者所忽视。然而,这一关系可以在定程度上映射出PTCR效应的本质。海望曾指出,在BaTiO3材料中,晶界上过剩施主的堆集,能够形成晶界层中高深度的表面受主态,从而使材料PTCR效应迅速提高。尽管海望的表面受主态模型被广为接受,然而,我们研究了Sm2O3掺杂的BaTiO陶瓷中掺杂浓度与PTCR效应的关系,结果表明：随着稀土掺杂量的提高,材料的升阻比隆低。采用其他稀土元素,也得到相同的结果。因此,PTCR效应应当来源于在铁电相变点,晶界层中电子陷阱中性钡缺位被激活俘获自由电子;过剩施主的增加只能增加材料的室温电阻率,而不能提高PTCR效应。     

高性能BaTiO3基PTCR陶瓷的制备与研究

报道了在传统 Ba Ti O3基 PTCR陶瓷基料中间时加入一定配比的 Pb3O4 和 Ba CO3所产生的低阻现象。当 x=2 .5和 Pb/Ba=1.3时 ,陶瓷在 114 0°C保温 6 0 m in条件下获得了高性能的 PTCR瓷体 ,其室温电阻率与升阻比分别为 8Ω· cm和 4× 10 4 。结果表明 ,Pb3O4 和 Ba CO3的添加不仅能显著降低瓷体的室温电阻率 ,且还可以大幅度降低陶瓷的烧结温度。通过 XRD衍射谱分析并未在低阻瓷体中发现 Ba Pb O3相。根据所研究材料系统的一系列固态化学反应与缺陷反应提出了氧空位模型 ,并很好地解释了低阻化现象。     

掺杂Ag对溶胶-凝胶法制备TiO_2薄膜微晶结构与光学性能及光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2和Ag掺杂的TiO_2薄膜,不同的Ag掺杂浓度会形成不同的微观结构。当以较低摩尔浓度(<15%)掺杂Ag时,可以观察到微晶尺寸发生了变化,掺杂破坏了O—Ti—O键的同时形成诸如Ag—Ti—Ag键等其他化学键,与相应的纯锐钛矿膜相比,Ag掺杂减小了微晶尺寸,通过SEM成像可以观察到微晶尺寸的差异。这种晶体结构降低了TiO_2的禁带宽度,增加了TiO_2薄膜的透射率。Ag掺杂方便转移光生电子和空穴,降低了复合几率,有利于生成具有高光催化活性的O_2~-和·OH,显著提高TiO_2材料的光催化性能。     

溶胶–凝胶法WO_3纳米粉体的气敏性能研究

采用溶胶–凝胶法制得了不同掺杂量的TiO2-WO3(TiO2质量分数为0~5%)纳米粉体材料,利用X射线衍射仪、透射电镜等测试手段分析了材料的微观结构,并进行了气敏性能测试。研究发现:适量TiO2的掺杂可改变WO3的晶型,抑制晶粒的生长,提高粉体材料的气敏性能,其中掺杂量为3%的烧结型气敏元件在220℃时对汽油有较高的灵敏度,线性检测范围较宽,且抗干扰能力强。     

溶胶–凝胶法制备BaTiO3薄膜的研究

以醋酸钡和钛酸丁酯为原料,应用溶胶–凝胶法在 Al2O3基片上制备了 BaTiO3薄膜。具体分析了原料、溶剂、催化剂、溶液的 pH 值、螯合剂和表面活性剂对溶胶–凝胶体系的影响,以及加水量、乙二醇加入量和醋酸对溶胶–凝胶黏度的影响。并且可以把掺杂离子加入到溶胶–凝胶中,为调节 BaTiO3薄膜的性能打下了良好的基础。     

溶胶-凝胶法制备Co掺杂ZnO纳米粉体光学性能

以六水硝酸锌、乙二醇甲醚、硝酸钴为原料,乙醇胺为稳定剂,利用溶胶-凝胶法成功地制备了掺杂Co离子的氧化锌(ZnO)纳米粉体,研究了过渡金属离子Co的掺杂浓度和热处理温度对ZnO的晶体结构、形貌、光致发光等性能的影响。结果表明,合成的粉体ZnO纤锌矿结构,粒径大小约(15~20)nm,且随热处理温度的增加衍射峰强度逐渐增加,粒度逐渐增大,并在(101)面择优生长。光致发光(PL)谱显示,在紫外-可见光区具有很强的发光峰,随热处理温度和掺杂浓度的不同而发生变化,Zn离子与掺杂的Co离子的摩尔比为100∶2,500℃热处理时发光峰强度最高。     

溶胶–凝胶法合成Nd:YAG粉体及透明陶瓷的制备

以Y2O3和硝酸盐为原料,柠檬酸为络合剂,采用溶胶–凝胶法合成了Nd0.03Y2.97Al5O12(Nd:YAG)干凝胶,经不同温度焙烧后制得前驱粉体,然后将粉体经1700℃真空烧结制备了Nd:YAG透明陶瓷。对柠檬酸的络合作用进行了探讨,对粉体及透明陶瓷的结构、形貌和光学性能进行了研究。结果表明:柠檬酸与硝酸盐发生络合反应形成有机网络结构,有效减轻了粉体颗粒间的团聚;950℃焙烧后得到纯相Nd:YAG粉体,颗粒细小并呈片状;Nd:YAG透明陶瓷致密度高(理论密度的95%),晶粒尺寸约为10μm,在1060nm处的透射率为63%。     

溶胶-凝胶法制备铜掺杂氧化锌薄膜的光学特性

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了不同Cu掺杂量的ZnO薄膜。用X线衍射仪、原子力显微镜研究Cu掺杂对ZnO(ZnO∶Cu)薄膜的微观结构、表面形貌的影响。结果表明,Cu掺杂并未改变ZnO的纤锌矿结构,但所有样品的衍射峰向大角度偏移,且薄膜的粒径增大,说明薄膜的内在应力使晶格发生了畸变。在ZnO薄膜的透射光谱中,透射率在可见光范围随掺杂量的增加而降低,且吸收边发生红移,可见Cu掺杂减小了带隙宽度。从室温下的光致发光谱来看,Cu掺杂仅改变带边发光峰的位置,未显著改变ZnO薄膜的其他发光峰的位置,但因发光淬灭的原因,发光峰的强度明显降低。     

溶胶–凝胶法制备YSZ纳米粉体的改进研究

以无污染的草酸为沉淀剂,廉价的无机盐ZrOCl2·8H2O和Y(NO3)3·6H2O为前驱物,PEG400和PEG4000为复合表面活性剂,采用HCl调节pH值、无水乙醇超声分散等手段,对传统溶胶–凝胶法进行了改进。采用热重–差热(TGA-DTA)分析、红外光谱分析(IR)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)测试方法,对采用改进溶胶–凝胶法制备的YSZ(其中x(Y2O3)为9%)粉料的特性和制备工艺进行了研究。实验表明:采用改进溶胶–凝胶法制备的YSZ粉料,经600℃、30 min煅烧后可以得到室温下全稳定立方相结构、平均晶粒度为13.7 nm的纳米粉体。     

钛酸钡系PTCR半导体陶瓷界面态分析

对形成钛酸钡系半导瓷PTCR效应的界面态进行了探讨,分析了在居里点以上由于界面态和介电常数的共同作用引起的材料电阻率猛增几个数量级的原因;同时对钛酸钡系PTCR半导瓷界面态的组成进行了研究,并提出一种直接测量界面态密度的方法。     

片式BaTiO3基PTCR瓷片的制备及烧结工艺的研究

以轧膜成型工艺制备的BaTiO3基热敏电阻(PTCR)坯片为对象,研究了烧结工艺对其电性能的影响.结果表明,通过控制烧结温度的各参数,可优化成BaTiO3基热敏电阻的电性能.且获得室温电阻低于10 Ω、升阻比达5个数量级且耐电压高于50 V/mm的片式PTCR瓷片,尺寸为8 mm×5 m×0.22 mm.     

化学沉积电极与BaTiO3系PTCR半导瓷的欧姆接触

研究了在BaTiO3系PTCR半导体陶瓷上化学沉积镍和铜电极的接触电阻及稳定性，并与烧渗Ag-Zn、烧渗Al电极进行了比较。根据实验结果，用量子力学从理论上讨论了欧姆接触的可能模型，提出场发射是金属－半导体陶瓷形成欧姆接触的机理之一。陶瓷表面经过处理后，元件的电性能要发生一些变化，但不会恶化陶瓷的体性能。     

通信总配线架过流保护用BaTiO_3系PTCR热敏电阻器的研制

针对总配线架小型化而提出的过流保护用PTCR热敏电阻器小型化的要求,研究和讨论了PTCR热敏电阻器配方材料组成和生产工艺对其性能的影响。根据行业标准YD/T 741—95,对通信总配线架过流保护用钛酸钡(BT)系PTCR热敏电阻器配方进行设计,以施主掺杂Y2O3的配方,研制出全部性能指标满足YD/T 741—95要求的、小型化过流保护用PTCR热敏电阻器。试验发现:采用掺杂Y2O3的配方,工艺稳定性好,适合大批量生产;所制备的PTCR热敏电阻器反应灵敏,耐电流强度大,阻值稳定性好。     

Bi2O3蒸汽掺杂的Ba1—xSixTiO3半导化陶瓷的PTCR效应

施主掺杂的钛酸钡陶瓷的ＰＴＣＲ效应来源于晶界上的钡空位。在Ｂｉ２Ｏ３蒸汽两次掺杂的样品中发现了大于８个量级的ＰＴＣＲ效应。在烧成过程中的Ｂｉ２Ｏ３蒸汽掺杂时，高氧分压下可以产生更高的钡空位浓度，因而样品具有更高的ＰＴＣＲ效应。     

降温过程对BaTiO3陶瓷本征PTC效应的影响

在空气气氛中,于1350℃保温1 h的相同条件下,采用不同的降温制度,制备了一系列BaTiO3陶瓷样品。测试了R-θ(阻–温)曲线,采用XRD以及SEM等手段,分析了样品的物相及微观形貌。实验结果表明:BaTiO3陶瓷在1 200℃保温2~4h,能够获得晶粒尺寸10μm、较均匀、PTC效应相对较高(3.52×104)的样品。还分析了PTC效应与降温温度的关系。     

溶胶包覆对BaTiO3陶瓷晶粒尺寸的影响

采用溶胶–凝胶技术制备BaTiO3溶胶,然后把该溶胶与晶粒尺寸为100nm的水热法BaTiO3粉体混合在一起,形成了同组成溶胶对同组成粉体的包覆。结果表明:溶胶的掺入降低了试样的烧结温度,包覆能抑制晶粒长大,试样致密成分均一。最终试样晶粒尺寸由包覆前的2~5μm,减小到包覆后的0.4~1μm,而且试样较致密,其密度基本在理论密度的95%以上。     

液相添加剂AST对PTCR BaTiO_3陶瓷电气物理特性的影响

研究添加液相添加剂ＡＳＴ（质量分数ｗ为０．４％～１．０％或摩尔分数ｘ为１．６％～４．０％）的ＰＴＣＲ（Ｂａ０．９１Ｓｒ０．０６Ｃａ０．０３）Ｔｉ１．０１Ｏ３陶瓷材料。测量了烧结条件为１３２０～１３８０℃／０．５ｈ陶瓷材料试样的室温电阻、Ｒ－Ｔ曲线、Ｉ－Ｖ曲线、电阻温度系数α及开关温度Ｔｂ。在实验结果基础上，讨论了ＡＳＴ添加量对ＰＴＣＲ陶瓷主要电特性的影响。得出：ＡＳＴ添加量增加，ＰＴＣ效应变弱     

工艺条件对PTCR热敏陶瓷喷雾造粒粉体性能的影响

采用压力喷雾造粒的方式对BaTiO3系PTCR热敏陶瓷粉体进行喷雾造粒处理,研究了喷雾造粒过程中浆料组成和雾化条件对粉体性能的影响。研究结果表明：喷雾造粒过程中浆料粘度过高,雾化条件控制不当,都会使喷雾造粒粉体颗粒的团聚程度增加,影响粉体的松装密度和流动性,对生坯成型及材料烧结不利,考虑到料浆中粘合剂含量、固体物含量的综合影响,添加适量的分散剂可以降低料浆的粘度,控制适当的雾化压力,选用合适的喷雾直径与涡旋片组合可以获得理想的粉体。