(Nb2O5)1-x(TiO2)x陶瓷的制备及其介电性能的研究

我们采用传统固态反应方法烧结制备(Nb2O5)1-x(TiO2)x陶瓷,给出了掺杂量x从0.01到0.13陶瓷的介电性能.在本工艺条件下,所有样品的介电系数均大于120.当样品中TiO2的掺杂量为5mol;时,陶瓷的介电性能最佳:介电系数和损耗分别为217和0.078.XRD测试实验给出,当x≤0.05时,陶瓷的主要相结构为Nb2O5;当x≥0.07时,主相为TiNb24O62.     

MgO-CeO2烧结助剂对高SiC含量SiC基复相陶瓷致密性与导热性能的影响

以MgO-CeO2为烧结助剂,采用热压烧结工艺在1850C制备了SiC含量为80wt;的SiC-AlN复相陶瓷.研究了不同助剂含量对复相陶瓷致密性与导热性能的影响.结果表明:适量的烧结助剂能够对SiC-AlN复相陶瓷起到促进烧结作用.烧结助剂含量为6wt;时,样品显气孔率偏大;当助剂含量提高至8wt;～14wt;时,样品显气孔率显著降低,能够完全烧结致密化.复相陶瓷在烧结助剂含量为1Owt;时获得最佳的致密性,其显气孔率仅为0.14;.在烧结助剂含量为8wt;时,样品具有最高的热导率51.72 W·m-1·K-1.复相陶瓷的热导率主要受样品致密性和晶界相的影响,不足或过量的烧结助剂都会使样品的热导率降低.     

凝胶浇注法制备中温固体氧化物燃料电池Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)多孔阴极材料的研究

以碳酸盐和氧化物为原料,通过凝胶浇注法制得了Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(SSCF, x=0～1.0)粉体,对不同温度煅烧所得粉体的相组成和微观形貌进行了测定.制备的Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)粉体模压成形后烧结得到SSCF烧结体.测定了烧结体的密度和孔隙率并对烧结体的微观结构进行了观测,用直流四端子法测定了烧结样品的电导率并对其热膨胀系数及电化学性能等进行了测定.结果表明:干凝胶在1000 ℃煅烧可以得到粒度均匀细小的SSCF粉体,其晶体结构随Fe含量发生变化;一定温度烧结的Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)材料具有多孔结构,随烧结温度的增加,烧结体的密度增大,孔隙率减小;Fe的掺杂降低了Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)材料的热膨胀系数,Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)材料在800 ℃时的热膨胀系数为16.4×10~(-6) K~(-1);SSCF材料的电导率随Fe含量的增加而减小,但在500～800 ℃,其电导率均大于100 S·cm~(-1).此外,Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)材料均表现出良好的催化活性.     

Ti3Al含量对TiC/(Ti3Al+ZrO2)陶瓷复合材料晶粒生长及性能的影响

采用机械合金化和热压烧结制备了TiC/(Ti3Al+ZrO2)复合材料.研究了1550℃烧结温度下,不同Ti3Al含量(10、15、20、25;质量分数)对复合材料烧结及力学性能的影响.结果表明:随着Ti3Al含量的增加,烧结体致密化程度提高,抗弯强度和硬度相应提高,但当Ti3Al超过一定量时,强度、硬度又有所降低.     

La_(1-x)Sr_xMnO_3电极的制备及其对Ba_(1-x)Sr_xTiO_3薄膜介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法在Si(100)基底上制备了La_(1-x)Sr_xMnO_3电极材料.采用XRD、SEM对材料的晶体结构、表面形貌、薄膜厚度进行了表征,研究了退火温度对薄膜结构及电阻率的影响,以及介电常数与介电损耗随频率变化的关系.结果表明:在x=0.5,退火温度为800 ℃时,La_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3薄膜的电阻率为1.2×10~(-2) Ω·cm.La_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3薄膜与Ba_(1-x)Sr_xTiO_3匹配性较好,实现了BST薄膜的外延生长,其介电性能比在Pt上制备的Ba_(1-x)Sr_xTiO_3得到了明显的改善.     

Al2O3对氧化镁陶瓷烧结性及抗热震性的影响

本文以纳米氧化镁,硫酸铝和氨水为原料,采用共沉淀法制备表面由Al2O3前驱体包覆的MgO陶瓷.对烧后试样进行常温烧结性能和抗热震稳定性能检测.试样相组成的确定和显微结构分析是分别通过XRD和SEM手段来进行的.着重研究了由前驱体转化得到的Al2O3作为烧结助剂对氧化镁陶瓷的烧结性及抗热震性的影响.结果表明:加入Al2O3后,试样中生成了镁铝尖晶石,提高了试样的致密度,最大可达到3.48 g/cm3.在试样的显微结构中出现了大量微裂纹和粘连区域,一定程度上优化了试样的抗热震稳定性.     

电解液浓度对BaxSr(1-x)TiO3微弧氧化膜微观结构及介电性能的影响

用Ba(OH)2·8H2O和Sr(OH)2·8H2O配制电解液,工艺参数分别设置为电流密度20 A/dm2、电流频率100Hz、反应时间20 min及占空比85;,采用微弧氧化法在工业纯Ti板(99.5;)表面原位生长BaxSr(1-x)TiO3薄膜.分析了相同Ba2+ /Sr+比条件下,电解液浓度对薄膜物相、表面形貌及薄膜厚度的影响.结果表明:所得薄膜均主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成;Ba2+和Sr2+各为0.2 mol/L时所得薄膜的表面平整度及致密性最好,表面粗糙度值最小,并检测了该薄膜在不同频率下的介电常数和介电损耗,发现两者均随频率的增加而减小;薄膜厚度随电解液浓度的增加而增加.     

Zn0.99Cu0.01Al2O4-TiO2基微波介质陶瓷的研究

以分析纯ZnO、CuO、Al2O3以及TiO2为原料,采用传统固相法制备了(1-x)Zn0.99Cu0.01Al2O4-xTiO2(ZCAT,x=0-0.25)微波介质陶瓷.研究了不同TiO2的添加量对ZCAT陶瓷烧结性能、晶相组成、显微结构以及微波介电性能的影响.研究结果表明:Zn0.99Cu0.01Al2O4与TiO2以两相的形式共存,不会形成固溶体;烧结温度随着TiO2添加量的增大显著降低;ZCAT陶瓷的体积密度、品质因数随着TiO2含量的增多而减小,介电常数则随着TiO2含量的增多而增大,添加适量TiO2将ZCAT陶瓷的频率温度系数调节至近零.当x=0.23时,陶瓷可在1380℃烧结3h后获得最佳的微波介电性能:介电常数εr=11.4,品质因数Q ×f=38155 GHz以及谐振频率温度系数Υf=-2.4×106/℃.     

Pechini法制备(La0.8Sr0.2)2FeNiO6-δ材料以及烧结温度对其NO2敏感性的影响

为开发高性能车载NO2气体传感器敏感电极材料,以La2 O3和Sr、Fe、Ni的硝酸盐、柠檬酸和乙二醇为原料,在pH=8～9的碱性条件采用Pechini法合成了约80～90 nm的复合氧化物(La0.8Sr0.2)2FeNiO6-δ(LSFN)双钙钛矿粉末材料,并对合成工艺中柠檬酸(CA)与金属阳离子(M)的配比进行了研究.采用丝网印刷将其制备成基于氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的NO2传感器的敏感电极.运用TG/DTA、XRD、FSEM和ESEM对粉末材料和敏感电极进行了表征,并研究了烧结温度对LSFN敏感电极的NO2敏感性的影响.研究结果表明:适当的柠檬酸与金属阳离子(CA/M)配比可降低材料的成相温度.XRD测试结果表明,LSFN的结构对称性会被烧结温度改变.对不同温度下烧结的LSFN敏感电极在550℃下的NO2敏感性测试结果表明,其敏感性受烧结温度的影响,不同烧结温度下敏感电极形态可调控其NO2敏感性.1300℃烧结的LSFN敏感电极的传感器具有较好的三维网络结构和最薄的电极厚度,表现出最高的NO2敏感性,其灵敏度高达130.17 mV/decade.     

Mn过量对La0.5Ca0.5Mn1+xO3微结构和输运性质的影响

利用传统固相反应法制备了Mn过量的多晶样品La0.5Ca0.5MnO3 (LCMO)、La0.5Ca0.5Mn1.08O3(LCMO08)和La0.5Ca0.5Mn1.22O3(LCMO22),研究了Mn过量对其微观结构及其电输运性质的影响.研究结果表明,随着Mn含量的增加,样品的晶格参数a,b,c以及Mn-O键长都有所增大,而Mn3+-O-Mn4+键角没有明显的变化.输运性质结果表明,金属-绝缘体转变(MIT),庞磁电阻(CMR)效应以及热滞现象都随Mn的过量有着明显的变化,相较于正常化学配比的样品,过量掺杂Mn的样品的绝缘性增强并且热滞现象几乎消失,庞磁电阻在低温也有所增加.电输运性质的剧烈变化归结为过量Mn导致Jahn-Teller畸变增强及双交换作用减弱.实验结果将对理解半掺杂锰氧化物相关体系奇异的物理性质提供参考.     

二2-(2'-吡啶基)苯并咪唑一水合锌(Ⅱ)配合物的合成和结构表征

采用水热法合成了新配合物二2-(2'-吡啶基)苯并咪唑一水合锌(Ⅱ)配位聚合物{[Zn(L)2·H2O]}n(1),[L=2-(2'-吡啶基)苯并咪唑],用元素分析、红外光谱和X射线单晶结构等进行了表征,结果表明该配位聚合物属于单斜晶系,P21/c空间群.晶胞参数为:a=1.25188(19) nm,b =1.30095(19) nm,c=1.3300(2) nm,β =102.676(3)°,F(000) =968,Dc=1.483 g · cm-3,V=2.1133(5) nm3,Mr=471.81,Z=4,μ=1.192 mm-1,R1=0.0539,wR2=0.0819.该配位聚合物晶体是由配位水与苯并咪唑上的氮原子形成氢键以及配体2-(2'-吡啶基)苯并咪唑之间的π-π堆积作用连接而成的无限延伸的一维链状结构.     

Na/Bi配比对0.94(Bi0.5+xNa0.5-x)TiO3-0.06BaTiO3压电陶瓷组织结构与性能的影响

采用传统固相烧结方法制备出0.94(Ri0.5+xNa0.5-x)TiO3-0.06BaTiO3(BNBT6)二元系无铅压电陶瓷(x分别为0,0.08;,0.12;,0.16;,0.24;和0.50;摩尔分数),系统地研究了不同Na/Bi配比对BNT基陶瓷材料物相结构、显微组织和压电、介电性能的影响.结果表明:添加不同的Na/Bi,所制备的BNBT6压电陶瓷组织分布均匀、致密度高,存在三方-四方共存的准同型相界结构,且不同的Na/Bi配比不影响陶瓷的相结构,但其烧结性能及电性能与Na/Bi配比密切相关,当x=0.16;时,BNBT6陶瓷样品的性能最佳,相对密度达到97;,在1 kHz的测试频率下,BNBT6陶瓷样品的压电常数d33为138 PC/N、介电常数εr为1486、介电损耗tanδ为2.1;、机械品质因数Qm为217.     

5-溴-2-(4-甲基哌啶-1-基)嘧啶的晶体结构及密度泛函理论研究

嘧啶类衍生物在医药、化工和功能材料等领域有着重要应用。在药物研发,特别是抗癌药物研发领域中,5-溴-2-(4-甲基哌啶-1-基)嘧啶是一种含嘧啶环的重要中间体。本文通过一步芳香亲核取代反应合成了5-溴-2-(4-甲基哌啶-1-基)嘧啶,经溶液结晶法获得其单晶体,并进行了晶体学分析(晶系:正交晶系,空间群:P2₁2₁2₁,晶胞:a=10.181 42(6) nm, b=17.620 0(8) nm, c=10.179 02(5) nm,Z=4,ρ_c＝1.478 g·cm^-3,R=0.056 6,wR=0.168 8)。标题化合物的最优结构和前线轨道能量在B3LYP/6-311G(d, p)模式下使用密度泛函理论(DFT)计算得到,经DFT优化的结果与实验确定的数据相近。此外,为进一步揭示标题化合物的物理化学性质,通过DFT进一步研究了分子的静电式和前线分子轨道。     

(Y0.99-xCe0.01Gdx)3Al5O12-Al2O3共晶的生长和性能研究

采用光学浮区法生长了质量较好(Y0.99-xCe0.01Gdx)3Al5O12-Al2O3共晶,直径约为7 mm,长度约为25 mm.通过XRD分析,结果表明共晶中只有Al2O3和YAG两种晶相;通过SEM观察表明,两种晶相在三维空间交错生长,形成自生互穿网络结构,共晶间距为10 μm左右.在室温下,进行了发射光谱和荧光寿命的测试,发现随着Gd3+浓度的增加,发射光谱发生了红移,最大发射波长从555 nm移至570 nm,荧光寿命为65 ns附近,并测试了共晶荧光体与大功率蓝光芯片匹配所得的光色性能.     

双核锌3D超分子配合物[ZnL(bpy)1/2(H2O)4]2的合成、结构和性质

利用水热方法得到了一种双核锌3D超分子配合物[ZnL(bpy)1/2(H2O)4]2(1)的单晶(H2L=4-(4-羟基-1-吡啶基)-1,2-苯二甲酸,bpy=4,4-联吡啶),并利用元素分析、IR谱、PXRD以及X-射线衍射分析的方法对其进行了结构表征.结构分析表明:该双核锌3D超分子配合物为三斜晶系,空间群为P1.其晶体是由双核分子通过分子间氢键构建而成的3D超分子结构,其双核分子中的Zn离子处于由五个氧原子和一个氮原子所形成的六配位八面体场,两个Zn离子被bpy配体侨联起来形成了双核分子,分子间氢键的存在使其延伸为3D超分子结构.     

Sr2+置换改性Ca0.25(Li1/2Sm1/2)0.75TiO3陶瓷的微波介电性能研究

采用固相法制备了(Ca1-xSrx)0.25(Li1/2Sm1/2)0.75TiO3(CSLST-x)( x= 0～1/10)系列微波介质陶瓷材料,研究不同含量的Sr2+含量对该体系的相组成、烧结性能和微波介电性能影响.在x=1/22～1/10范围内,Sr2+的掺杂不会改变晶体的结构;在1175～1200 ℃烧结时,相同烧结温度下随着Sr2+含量的增加,介电常数εr增大,无载品质因数与谐振频率乘积Qf值降低;置换离子Sr2+的添加使该体系的烧结温度降低了近200 ℃,并保持良好的微波介电性能.其中,x=1/16的CSLST陶瓷在1200 ℃烧结,保温5 h时具有较好的微波介电性能:εr=97.2,Qf=2490 GHz,τf =14.74 ppm/℃.     

高电阻温度系数(La0.67Ca0.33MnO3)1-x∶Agx多晶陶瓷的研究

采用溶胶-凝胶法制备了(La0.67Ca0.33 MnO3)1-x∶Agx(x=0.00、0.10、0.15、0.20、0.3、0.4、0.5)系列多晶陶瓷样品,通过XRD、SEM和标准四探针法对材料晶体结构、表面形貌和电学性能的分析研究Ag的添加对材料性能的影响.结果表明:随着Ag添加量的增加,样品的晶格常数逐渐增大,这是由于Ag取代La3+、Ca2+进入晶格使其发生膨胀;并且样品的金属-绝缘体转变温度(Tp)随Ag添加量的增加而升高,从270 K(x=0)升高到281 K(x=0.5),这是由于Ag对La3+、Ca2+的替换导致Mn4+/Mn3+比例增大而提高了双交换作用.值得注意的是,当0.00≤x≤0.15时,TCR值随x的增大而增大,当x=0.15时达到最大值58.6;·K-1;0.15≤x≤0.5时,TCR反而随之降低,这可能是由于高添加量导致材料的烧结质量降低.     

ε-(AlxGa1-x)2O3/ε-Ga2O3异质结电子输运性质研究

Ga₂O₃是一种新兴的宽带隙半导体,在电力和射频电子系统中具有潜在的应用前景。前期研究以β-Ga₂O₃为主,并且已经对β-(Al_xGa_1-x)₂O₃/Ga₂O₃异质结构中的二维电子气(2DEG)进行了理论计算,本文主要研究ε-(Al_xGa_1-x)₂O₃作为势垒层对ε-(Al_xGa_1-x)₂O₃/ε-Ga₂O₃异质结电子输运性质的影响,首先介绍了ε-(Al_xGa_1-x)₂O₃/ε-Ga₂O₃异质结的结构和性质,分析计算了由于ε-(Al_xGa_1-x)₂O₃/ε-Ga₂O₃异质结的自发极化和压电极化所产生的极化面电荷密度,以及极化对2DEG浓度产生的影响,接着分析了在不同Al摩尔组分下,ε-(Al_xGa_1-x)₂O₃势垒层厚度与合金无序散射、界面粗糙度散射和极性光学声子散射之间的关系。最后通过计算得出结论:界面粗糙度散射和极性光学声子散射对ε-(Al_xGa_1-x)₂O₃/ε-Ga₂O₃异质结的电子输运性质有重要影响,合金无序散射对异质结的输运性质影响较小;2DEG浓度、合金无序散射、界面粗糙度散射和极性光学声子散射的电子迁移率强弱由ε-(Al_xGa_1-x)₂O₃势垒层的厚度和Al摩尔组分共同决定。     

Eu3+掺杂SrZn2(PO4)2晶体的发光光谱和结构研究

采用高温固相合成法合成了Eu3+掺杂的SrZn2(PO4)2晶体,使用X射线粉末衍射(XRD)、扫瞄电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)等手段对晶体结构进行了表征.使用了激光选择激发和发射技术,对于Eu3+掺杂的SrZn2(PO4)2晶体进行了发光表征和研究,分别测试了Eu3+离子的5D0→7F0激发光谱和5D0→7FJ (J = 1, 2, 3, 4)发射光谱、发光衰减及荧光寿命.Eu3+的7F0和5D0态都是单态,不发生分裂,对应于7F0→5D0激发跃迁的数目就是Eu3+在晶格中的晶体学位置.实验证实了在Eu3+掺杂的SrZn2(PO4)2晶体之中,Eu3+在样品中只有一个晶体学位置,Eu3+取代了与它半径相近的Sr2+而处于较高的对称格位.     

Nd3+∶NaGd(MoO4)2晶体的生长及XRD-Rietveld结构精修

使用Cz提拉法生长了Nd3+∶NaGd(MoO4)2晶体,利用电感耦合等离子体光谱仪(ICP-AES)测试了晶体中Nd3+的浓度为1.98×1020 cm3,计算了分凝系数为0.84.通过XRD测定了Nd3+∶NaGd(MoO4)2(x=0.01)的晶体的结构,计算晶胞参数及晶胞体积,并进行Rietveld精修.结果表明:Rietveld拟合分析结果具有很好的一致性,NaGd(MoO4)2为四方晶系,空间群同为I41/a(88),a=b=0.5243 nm,c=1.1480 nm,V=0.3145 nm3,z=4,ρcalc=5.260,具有MoO4四面体及GdO8多面体结构,Na和Gd原子位于各自的晶体学位置,Mo-O键长主要在0.1712(2) ～0.1856(3) nm之间变化,Gd-O键长主要在0.2328(3)～0.2513(4) nm之间变化.