类钙钛矿Pr1.3Sr0.7Ni0.7-xCu0.3FexO4+δ材料的制备与传导性能研究

以硝酸盐和氧化物为原料,通过甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成出Pr1.3Sr07Ni0.7-xCu0.3FexO4+δ(x=0,0.025,0.05,0.1) (PSNCF)粉体,经压制成形、烧结后得到烧结体样品.采用X射线衍射仪对煅烧后粉体的物相进行分析,利用扫描电子显微镜和能谱仪对样品的微观组织和元素分布进行了表征,采用四端子法和阻塞电极法测量了不同Fe掺杂量烧结体样品的电导率,并对材料的透氧性能进行了测试.实验结果表明,前驱体粉末在1000℃煅烧5h后得到具有四方相的PSNCF粉体.烧结体试样在300 ～ 950℃间的总电导率均在200 S·cm-1以上,且随Fe掺杂含量的增加有所下降;其中,Pr1.3 Sr0.7 Ni0.65 Cu0.3 Fe0.05 O4+δ样品的氧离子电导率在950℃时最大达到0.194 S ·cm-1.另外,随Fe掺杂量增加,PSNCF材料的透氧率增大,950℃下,Fe掺杂量为0.05时(厚1 mm,40;O2-60;N2),透氧率达0.034 mL·cm-2·min-1,为未掺杂样品的3倍.     

BaCe_(1-x)Mn_xO_3材料的制备和电性能研究

采用高温固相法制备了BaCe1-xMnxO3-δ(x=0.05~0.30)。运用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别对BaCe1-xMnxO3-δ系列试样的物相结构和微观形貌进行了表征,并应用IM6e型电化学工作站测定了不同温度(250~800℃)下试样的交流阻抗谱。结果表明:x=0.05~0.10样品为钙钛矿型单相结构,x=0.10~0.30时样品中有第二相Ba2MnO3形成。在1500℃烧结的样品,随着Mn2+掺杂浓度的增大,试样的致密性有所提高,试样的电导率增大。当x=0.30时,BaCe0.7Mn0.3O3-δ试样在空气气氛800℃电导率达1.14×10-3S.cm-1。     

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.     

不同离子掺杂的钛酸铋钠基陶瓷结构与性能表征

采用传统固相反应法制备了0.94(Na0.5 Bi0.) TiO3-0.06BaTiO3-3wt; Bi2 O3-xwt; Nd2O3(x=0,1.5)陶瓷.研究了Bi3+和Nd3+掺杂对0.94 (Na0.5 Bi05)TiO3-0.06BaTiO3陶瓷结构和电学性能的影响.结果表明,Bi2O3和Nd2O3掺杂不影响0.94(Na0.5 Bi0.5) TiO3-0.06BaTiO3的钙钛矿结构.3wt; Bi2O3添加使得铁电陶瓷0.94(Na0.5Bi05) TiO3-0.06BaTiO3转变为反铁电陶瓷.反铁电陶瓷0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06BaTiO3-3wt; Bi2O3具有更高的相转变温度Tm(～320℃).Nd2O3添加不改变0.94(Na0.5 Bi0.5) TiO3-0.06BaTiO3-3wt; Bi2O3陶瓷的反铁电态,但增强了陶瓷的介电性能和弛豫性能.     

SnO2/TiO2共掺杂氧化钽基固体电解质的制备和性能研究

采用草酸盐共沉淀法制备出具有三斜结构的共掺杂固体电解质Ta1-x-yTixSnyO2.5-δ(x=0.077,y=0～0.053)材料.利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、差热分析、阻抗分析等方法对该固体电解质进行了热性能和电性能分析,研究发现经Sn4+和Ti4+共掺杂之后,将氧化钽基电解质的高温三斜相稳定到了室温,在其结构中因掺杂产生更多氧空位从而提高了氧化钽基电解质的电导率.在973 K条件下,固体电解质Ta0.89Ti0.077Sn0.033O2.5-δ的离子电导率为0.76×10-1S/cm,活化能为0.696 eV,同时该共掺杂固体电解质具有较低的热膨胀系数3.78×10-6 K-1,属于低膨胀材料,具有良好的热稳定性和热循环性能.     

Fe掺杂纳米ZnO的制备及其光催化性能研究

采用改进的溶胶-凝胶法,无需研磨,制备出不同掺杂浓度的纳米Zn1-xFexO(0.00≤x≤O.03)样品.利用TG-DTA对前驱物样品的成分进行了分析,利用XRD,SEM和UV-Vis等方法对煅烧后样品的结构、形貌及光学性质进行了表征.结果显示:80℃烘干后,未掺杂样品前驱物为Zn3(C6H5O7)2,700℃煅烧后,Zn1-xFexO样品均属六方纤锌矿结构,Fe的掺杂没有引入新的杂相,晶粒均呈现为纳米球形颗粒.其具有很宽的光吸收频段和优异的紫外吸收特性,且随Fe浓度的增大光吸收边发生红移.当x=0.007时纳米Zn1-xFexO的光催化性能最好,对甲基橙溶液的降解效率高达99.71;.     

Bi2O3掺杂Sm0.5Sr0.5CoO3-δ的制备与光学性能研究

采用固相法制备(Sm1-xBix)05Sr05CoO3-δ (0≤x≤0.5),研究不同Bi3+掺杂浓度对材料的晶体结构、表面形貌与光学性能的影响.结果表明,当掺量0≤x(Bi3+)≤0.2,材料为单一纯相的钙钛矿结构;当掺量0.3≤x≤0.5,材料主相仍保持着钙钛矿结构,同时出现杂相CoO与Sr0.5CoBi0.5Ox.(Sm1-xBix)05Sr05CoO3-δ平均粒径随着Bi3+掺量的增加由1.98 μm增大为9.77 μm,晶粒形状由多边形状变为方块状;光学测试表明,随着Bi3+浓度的增加,材料的光学吸收率由0.73增大到0.87,发射率由0.34增大到0.80.     

水热法制备Ti1-xFexO2稀磁半导体

本论文采用水热法制备Fe掺TiO2稀磁半导体Ti1-xFexO2(x=0-0.04),并对其形貌、结构及磁性能进行表征.X射线衍射分析结果表明,掺杂Fe离子后产物为TiO2锐钛矿结构,其晶体晶格常数随掺人铁离子含量的增加而略有增大.透射电镜和x射线能谱测试结果表明,样品形貌规整,平均粒径约为20 nm.利用振动样品磁强计对其磁性能进行测量,结果表明样品在室温条件下存在铁磁性.     

Ti4+掺杂对磷酸钒锂材料结构和电化学性能的影响

分别采用溶胶-凝胶法和高温固相法制备锂离子电池正极材料Li3V1.93 Ti0 05(PO4) 3/C,研究Ti4+掺杂对Li3 V2(PO4)3材料结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明:利用溶胶-凝胶法和高温固相法均得到单斜晶系结构,且无杂相存在,少量Ti4掺杂并未影响材料的结构形貌,但显著改善了电化学性能.溶胶-凝胶法掺杂Ti4+试样在0.2C和12 C放电比容量分别为129 mAh·g-1和102 mAh·g-1,明显高于高温固相法掺杂Ti4+试样,且循环性能良好.研究表明利用溶胶-凝胶法掺杂是一种改善离子掺杂效果的有效路径.     

Fe/Cu掺杂ZnO纳米粉体的结构及光学性能研究

采用络合物溶胶-凝胶法分别制备了不同掺杂浓度的Zn1-xFexO(0≤x≤0.20)、Zn1-xCuxO(0≤x≤0.20)及Zn0.095 Cu0.05-yFeyO(0.01≤y≤0.04)的粉体样品,研究掺杂浓度对ZnO晶体结构及光学性能的影响,利用X射线衍射仪、红外光谱仪、紫外-可见光分光光度计、荧光光谱仪对样品的物相和光学性能进行表征.结果表明,掺杂量小于5;时的Zn1-xFexO、Znl-xCuxO及Zn0.095 Cu0.05-yFeyO样品均为六方纤锌矿型ZnO晶体;掺杂后可见光波段的吸收率与纯ZnO相比明显提高,掺杂ZnO的光学带隙变窄;PL峰位略微蓝移;Fe3+/Cu2+共掺杂ZnO的PL峰发光强度比单掺Cu2+的强,比单掺Fe3+的弱.     

Fe掺杂YbMnO3晶体的磁性增强研究

通过固相反应和熔融法制备了不同掺杂浓度的Fe掺杂锰酸镱(YbMnO3)晶体,并研究了晶体的铁磁性和反铁磁性性质.不同浓度掺杂YbMn1-xFexO3的晶格参数的变化及XRD物相分析显示,Fe离子进入了YbMnO3晶体的晶胞.磁学性质的测量表明,YbMn0.45Fe0.55O3晶体中存在明显提高的铁磁性质;与YbMnO3晶体相比,YbMn0.45Fe0.55O3晶体的尼尔温度由81 K大幅提高到116 K,同时晶体的反铁磁强度提高了两个数量级.YbMn1-xFexO3晶体具有比YbMnO3晶体更加优异的磁学性质.     

中温SOFC La0．9Sr0．1Ga0．8Mg0．203-δ固体电解质的电性能研究

采用固相反应法制备了 La0．9Sr0．1Ga0．8Mg0．203-δ(LSGM)固体电解质，XRD测试表明，经1500℃煅烧24h后得到LSGM单相结构，采用交流阻抗测试技术对 La0．9Sr0．1Ga0．8Mg0．203-δ的电性能进行了研究，结果表明 La0．9Sr0．1Ga0．8Mg0．203-δ低温区电导率主要取决于晶界电导；而在高温区电导率主要取决于晶粒电导。低温下导电率激活能较高为1．09eV，高温的激活能较低为0．8eV。     

Sr掺杂对Ca3Co4O9基材料热电性能的影响

采用溶胶-凝胶法,结合常压烧结工艺制备了Ca3-xSrxCo4O9(x=0～0.5)热电陶瓷材料,并对材料的热电性能进行了测试。结果表明,Sr掺杂对Ca3Co4O9基材料的热电性能有较大影响。随着掺杂量的增加,电导率逐渐增大,Seebeck系数略有减小。Sr掺杂能显著降低热导率,而且随着掺杂量的增加,热导率的下降幅度逐渐增大。Sr掺杂显著改善Ca3Co4O9材料的热电性能,当掺杂量为0.5时获得最佳热电性能,573 K时Z值达1.07×10-4 K-1。     

中温SOFC La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ固体电解质的电性能研究

采用固相反应法制备了La0 .9Sr0 .1Ga0 .8Mg0 .2 O3 -δ(LSGM)固体电解质 ,XRD测试表明 ,经 15 0 0℃煅烧 2 4h后得到LSGM单相结构 ,采用交流阻抗测试技术对La0 .9Sr0 .1Ga0 .8Mg0 .2 O3 -δ的电性能进行了研究 ,结果表明La0 .9Sr0 .1Ga0 .8Mg0 .2 O3 -δ低温区电导率主要取决于晶界电导 ;而在高温区电导率主要取决于晶粒电导。低温下导电率激活能较高为 1.0 9eV ,高温的激活能较低为 0 .8eV。     

钙钛矿型Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ透氧膜材料的制备及其透氧性能的研究

通过甘氨酸硝酸盐法(GNP)合成了钙钛矿型Ba0.5Sr05Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)复合氧化物粉体.经压制、烧结后,得到了BSCF烧结体试样,还通过硝酸溶液浸蚀处理对烧结体试样进行了表面浸蚀处理.采用X射线衍射仪(XRD)对煅烧后的粉体进行了相成分分析;采用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对烧结体和表面浸蚀后烧结体样品的微观组织和成分进行了表征;对烧结体的致密度、电导率进行了测试分析,并在自制的氧渗透装置上测定了BSCF钙钛矿膜的透氧量,分析了温度和不同氧分压差等对膜透氧性能的影响.实验结果表明,甘氨酸-硝酸盐法所制备的前驱体粉末在900℃煅烧3h后可获得具有单一钙钛矿结构的BSCF粉体,1100℃煅烧的BSCF烧结体的电导率在600℃时最大达到38.15 S·cm-1.其透氧量随着温度和氧分压差的升高而增大,且硝酸表面浸蚀处理后,BSCF膜片的透氧性能有明显提高,透氧速率提高1.6～4.5倍.850℃,20;O2-80;N2混合气体/He条件下,浸蚀后的透氧膜片的透氧量达到2.36 mL/cm2 · min,而未浸蚀透氧膜片的透氧量仅为1.36 mL/cm2·min.     

共沉淀法制备Sr(Fe0.5Nb0.5)O3纳米粉体及其介电性能研究

采用共沉淀法制备Sr(Fe0.5Nb0.5) O3纳米粉体,两步烧结工艺制备Sr(Fe0.5 Nb0.5) O3陶瓷.用X射线衍射仪(XRD)分析烧结温度、煅烧时间、体系温度、pH值和初始溶液浓度对前驱体粉体物相的影响,用扫描电子显微镜(SEM)分析Sr(Fe0.5 Nb0.5) O3纳米粉体和陶瓷的微观形貌,用阻抗分析仪研究陶瓷的介电性能.结果表明:当体系温度为25℃,pH值为9,初始溶液浓度为0.25 mol/L,在950℃煅烧2h后可获得颗粒分布均匀(～ 50 nm)的Sr(Fe0.5Nb05)O3纳米粉体,用该纳米粉体获得的Sr(Fe0.5Nb0.5)O3陶瓷有优异的频率和温度稳定性及高的介电常数(ε'＞2×103)和较低的介电损耗(1 kHz,tanδ=0.086).高的介电常数与陶瓷晶粒和晶界间阻挡层的形成有关,低的介电损耗来源于陶瓷致密的微观结构.     

氧化钨掺杂NBT-6BT陶瓷的结构表征与介电弛豫特性研究

采用传统固相反应法制备了WO3掺杂(Na0.5Bi0.)0.94 Ba0.06 TiO3 (NBT-6BT)陶瓷.研究了WO3掺杂对陶瓷样品微观结构和介电弛豫特性的影响.微观结构分析表明:随WO3掺杂,三方-四方共存相逐渐转变为三方相;WO3掺杂对陶瓷的致密度和晶粒尺寸影响不大.随WO3掺杂,陶瓷的介电常数逐渐降低,介电峰变得更加平坦,陶瓷介电常数的温度稳定性提高.居里-外斯和修正的居里-外斯定律较好地描述了陶瓷的弥散相变特征,随WO3掺杂量的增加,弥散指数下降.探讨了该体系陶瓷介电弛豫特性的机理.     

锂离子固体电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3的合成与表征

以固相法合成锂离子固体电解质Li1.3 Al0.3Ti1.7 (PO4)3(以下简称LATP).研究了合成温度以及烧结时间对其离子电导率的影响.采用X射线衍射、扫描电子显微镜和交流阻抗技术对合成材料的物相、形貌和离子导电性进行表征.结果表明:900℃条件下合成了纯相LATP,颗粒大小均匀,900℃下烧结4h,得到的烧结片致密,离子电导率达3.07 ×10-4S/cm.     

基于聚合反应制备的钛离子掺杂LiFePO4/C复合材料

首先基于聚合反应合成FePO4/PANI前驱体,再以为LiOH·H2O,FePO4/PANI 和 PVA原料制备了LiFePO4正极材料,此外再对其进行碳包覆以及Ti4+掺杂,三种试样分别标记为LiFePO4,LiFePO4/C及LiFe0.96Ti0.02PO4/C.通过XRD、EDS及充放电测试等手段表征了材料的微观结构与电化学性能.实验结果证明:试样的XRD图谱均与标准LiFePO4图谱一致,不存在无定形碳衍射峰.与未掺杂试样LiFePO4/C相比,LiFe0.96Ti0.02PO4/C的电子电导率与其相近,但离子扩散系数有所改善,Ti4+在晶格中均匀分布,因此与其他两试样相比,其电化学性能更好.试样在C/10、C/2、1C、3C及5C倍率下的放电比容量为158.7 mAh·g-1、153.3 mAh·g-1、147.6 mAh·g-1、136.4 mAh·g-1及123.5 mAh·g-1,具有良好的倍率性能与电位稳定性.     

TiO2∶Fe的EPR谱及其光催化特性研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2∶ Fe材料,测试并分析了材料的电子顺磁共振谱,其结果显示溶胶凝胶法制备的Fe掺杂TiO2粉末在g=1.99和4.3处具有明显信号峰,归属于信号对应离子,并利用其积分值半定量分析了掺杂到晶体表面和内部Fe离子数目的多少及二者比值,发现对离子掺杂到内部而言直至掺杂浓度为0.6;仍未达到饱和,而对离子掺杂到表面而言,当掺杂浓度为0.4;时,该信号强度不再增强,掺杂到晶体表面的Fe离子数量达到饱和.使用紫外可见光谱仪测定了所制材料的光催化性能,所制的Fe掺杂TiO2纳米材料最佳掺杂浓度为0.1;,对甲基橙降解率是17.83;,比未掺杂材料降解率(16.31;)提高了9.32;,增强了光催化活性,其余掺杂浓度(0.0372;,0.2;,0.4;和0.6;)样品的光催化活性均比未掺杂样品的低,降低了光催化活性.