高温高压合成的Ce1-xEuxO2-δ固溶体的价态和输运性质研究

Ce O2 具有典型的萤石结构 ,当晶格中产生氧缺位时则形成氧离子固体电解质材料 Ce O2 -δ.Ce O2中的氧缺位浓度可通过掺入不同价态的离子来调整 ,如通过掺杂 Ca,Sr,Y或其它稀土离子所形成的固溶体具有比 Y稳定的 Zr O2 更高的离子电导率 [1] .近年来通过水热法合成了一些 Ce O2 基固体电解质 [2～ 4 ] ,在对 (Ce O2 ) 1- x(Bi O1.5) x 固溶体的研究中发现 ,Bi2 O3在 Ce O2 中的固溶限可达 5 0 % ,而 Sm2 O3在 Ce O2 中的固溶限仅为 3 0 % .高温高压在化合物的合成方面具有可调节离子价态和阴离子缺位数等特点 .本文利用高温高压…     

KCaF3中Eu2+的光谱性质和价态稳定

本文报道 KCa F3 基质中 Eu2 的光谱特征及浓度对 Eu2 发光的影响并观察到 Eu2 对 Tb3 产生能量传递的新现象 ,详细讨论 Eu2 在基质中的价态稳定及其转换。     

纳米晶(CeO2)1-x(BiO1.5)x固溶体的水热合成

在240℃水热体系中首次合成出系列纳米晶固溶体(CeO     

EuBO3的低温水热合成及光谱可调性质研究

采用低温水热法合成了稀土硼酸盐EuBO3的纯相样品.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和荧光光谱仪(PL)对样品的结构、形貌、价态及发光性质进行了研究.结果表明,该样品属六方晶系,在不同的矿化剂和碱度下呈现不同的自组装形貌.当以NaOH或NH3.H2O为矿化剂时,该样品分别沿着(100)和(002)晶面生长.因为Eu离子以混合价态形式存在,样品表现出光谱可调性,当激发波长为270～360 nm时,样品荧光由红色转为橙色,经粉紫光变为蓝光.     

纳米晶固溶体Ce0.8Nd0.2O2-δ的合成与表征

利用溶胶-凝胶法合成纳米晶固溶体Ce     

纳米晶(CeO2)1-x(BiO1.5)x固溶体的水热合成与离子输运性质研究

在240℃水热体系中首次合成出系列纳米晶固溶体(CeO₂)_1-x(BiO_1.5)_x(x=0.0～0.50).产物采用X射线衍射,扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪进行表征.Bi₂O₃在CeO₂中的固溶限约为50%.所有固溶体结晶属立方萤石结构,粒度范围为10～18nm.当Bi₂O₃掺杂量小于固溶限时,于800℃烧结不会导致结构转变.而对于(CeO₂)_0.5(BiO_1.5)_0.5,于800℃在空气中烧结将导致固溶限降低.Bi₂O₃含量低于固溶限时,固溶体只具有体电导,而(CeO₂)_0.6(BiO_1.5)_0.4的总电导可分为体电导和晶界电导.体电导为氧离子,而晶界为来自电极的银离子.     

Eu1—xTbxBa2Cu3O7—δ中Tb离子价态的研究

研究了BaTbO_3、Tb_4O_7、TbFeO_3的Tb_(4d)XPS谱,找到了表征Tb~(3+)、Tb~(4+)的特征峰,得出的高、低结合能峰强之比与Tb~(4+)/Tb含量间的依赖关系,可用于确定Eu_(1-x)Tb_xBa_2Cu_3O_(7-δ)中“123”相的Tb离子混合价态,用常压高温烧结法,未能获得纯“123”单相,也不易获得纯利Tb~(3+)价态样品.在Eu_(1-x)Tb_xBa_2Cu_3O_(7-δ)中的Tb以Tb~(3+)、Tb~(4+)混合价态存在;当x=0.3时,Tb~(4+)/Tb=0.61.引入Tb~(4+)后“123”主相Cu(2)-O(2)平面上的O_(2p)空穴数降低,这是Tb~(4+)破坏超导电性的一种可能原因。     

Ce1-xEuxO2-δ(x=0.05～0.50)固溶体的溶胶-凝胶法合成与性质研究

利用溶胶-凝胶方法合成了固溶体Ce1-xEuxO2-δ,通过XRD, Raman, XPS和交流阻抗谱系统研究了固溶体Ce1-x-EuxO2-δ的结构,确定了稀土离子价态及掺杂对CeO2基电解质电性能的影响.XPS分析表明固溶体Ce1-xEuxO2-δ中,Eu离子价态为+3价,Ce离子主要以Ce4+离子形式存在,阻抗谱测试表明低价离子掺杂使固溶体Ce1-xEuxO2-δ的导电率得到很大提高,导电率x=0.2时达到最大值σ600 ℃=2.87×10-3 S·com-1.导电活化能为Ea=0.72eV.     

固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ的合成及性质研究

利用溶胶-凝胶方法合成了Ce0.8Pr0.2O2-δ固溶体, XRD结果表明,经200 ℃焙烧就已经形成立方萤石结构固溶体,晶粒尺寸为8.1 nm, 随焙烧温度的升高,晶粒尺寸增大. X射线光电子能谱(XPS)结果表明,样品中存在氧离子缺位,铈离子主要为Ce4 离子,镨离子以混合价态Pr3 和Pr4 存在. 固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ的拉曼谱(Raman)观察到4个峰,458和1140 cm-1峰为特征F2g振动谱带,较宽的570和187 cm-1峰对应氧离子缺位及引起的不对称振动. 交流阻抗谱表明固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ在600 ℃时的电导率为1.44×10-3 S·cm-1, 活化能为Ea=0.67 eV (650～800 ℃), Ea=0.91 eV (400～600 ℃).     

纳米Ce1-xCoxO2-δ固溶体的水热合成及表征

采用水热方法, 在络合剂及氧化剂的辅助下合成出传统方法难以合成的Ce1-xCoxO2-δ固溶体. XRD结果表明, Ce1-xCoxO2-δ固溶体具有立方萤石结构; 产物的平均粒度约为4 nm. 小半径、低价态Co离子的掺杂导致晶格收缩. 结合XRD和Raman表征结果确定固溶体的固溶限约为x=0.06. 紫外光谱分析结果表明, Co离子以混合价态(+2, +3)存在于CeO2晶格中, 随着钴掺杂量的增大, 带隙逐渐蓝移. 低于固溶限样品的室温体相电导率随着钴含量增大而提高.     

固溶体Ce1-xEuxO2-δ的151Eu Mssbauer谱和电性能研究

利用溶胶-凝胶方法在800 ℃灼烧10 h后, 合成了固溶体Ce1-xEuxO2-δ(x=0.05～0.5), 晶粒平均尺寸为60 nm左右, XRD分析表明固溶体的结构为单相立方萤石结构. M(o)ssbauer谱测试表明固溶体Ce1-xEuxO2-δ中Eu离子价态为+3价, 同质异能移IS值随掺杂量x增加而增大. Eu3+的四极劈裂QS值小于零, 表明Eu3+周围的晶体场是非对称的, QS的绝对值随掺杂量x增加而增大, 说明随掺杂量x增加, 晶体场对称性越差. 阻抗谱测试表明通过掺杂使固溶体Ce1-xEuxO2-δ的导电率得到很大提高, 电导率在x=0.2时达到最大值σ800 ℃=1.28×10-2 S·cm-1, 电导活化能达到最小值为Ea=0.72 eV.     

La1-xLixMnO3体系的输运特性及EPR研究

利用固相反应法合成了掺杂锂的La_1-xLi_xMnO₃(x=0,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30)钙钛矿氧化物.XRD测试表明,所有样品均为菱方结构.除x=0,0.3外,其它样品均随温度的降低在液氮温区可观察到从绝缘态到金属态的转变,其中x=0.15样品的转变温度最高为167K.在H=1T的磁场下,出现了负磁阻现象.EPR谱上的g=2.00信号与Mn³⁺和Mn⁴⁺组成的复合团簇有关.     

Ce1－xNdxO2－δ固溶体的电子顺磁共振谱和阻抗谱的研究

利用溶胶-凝胶方法在800 ℃焙烧10 h后, 合成了固溶体Ce_1－xNd_xO_2－δ (x＝0.05～0.55), X射线衍射(XRD)测试表明固溶体已经形成立方萤石结构; 电子顺磁共振谱(EPR)研究表明在固溶体Ce_1－xNd_xO_2－δ中随着掺杂量x的增大, Ce^3＋离子含量减少, 说明掺杂Nd^3＋离子可以抑制Ce^4＋的还原; 交流阻抗谱的测量表明固溶体Ce_0.9Nd_0.1O_2－d 具有离子导电特性, 600和700 ℃时的电导率分别为4.25×10^－3和1.12×10^－2 S•cm^－1, 活化能为0.68 eV.     

BaCe1-xEuxO3-δ解质的Raman谱与TG-DTA研究

合成了初始摩尔比为Ba/(Ce+Zu)=1.0和1.1的钙钛矿型氧化物BaCe1-xEuxO3-δ(x=0.05,0.10,0.15,0.20).XRD分析表明,过量Ba的样品Ba/(Ce+Eu)=1.1已成钙钛矿单相,样品Ba/(Ce+Eu)=1.0有微量CeO2相存在.Raman谱分析表明,微量CeO2相的产生是由于高温烧结时引起一定量BaO的蒸发引起的;样品Ba/(Ce+Eu)=1.1中过量的Ba对高温烧结时BaO的蒸发起到了补偿作用.热重(TGA)和差热分析(DTA)显示,样品长期放置在空气中,会与空气中的CO2发生一定的反应.     

纳米Ce0.5Zr0.5O2单相固溶体的软化学合成

以无机盐为原料,利用高分子网络凝胶法在常压(101．325kPa)和较低温度(550℃)条件下合成出Ce0.5Zr0.5O2超细粉,并用XRD粉末衍射、TEM透射电镜和FT-IR红外光谱对所得产物的晶相和微观形貌进行表征。结果表明,所得超细粉体为单一立方相固溶体且结晶良好,粉体平均粒径约为9．5nm,无明显硬团聚。     

Ce1-xGdxO2-x/2的溶胶-凝胶法合成及其性质

利用溶胶-凝胶法合成了Ce₁-xGdxO_2-x/2(x=0.1～0.6)系列固体电解质,系统地研究了其结构、热膨胀系数和导电性.XRD结果表明,160℃即完全形成立方萤石结构.由于溶胶-凝胶法合成的物质粒度均匀,颗粒小,故在较低温度(1300℃)时即可形成高致密样品,此温度明显低于传统的高温固相法烧结温度(1600～1650℃).高温X射线衍射测得Ce_0.8Gd_0.2O_1.9的热膨胀系数为8.125×10^-6K₁.阻抗谱表明,溶胶-凝胶法合成可减少或消除固体电解质的晶界电阻,600℃时Ce_0.8Gd_0.2O_1.9的电导率为5.26×10^-3S/cm,活化能E_a=0.82eV.     

CexTh1-xO2固溶体的制备和表征

采用柠檬酸法制备了CexTh1-xO2固溶体, 并对固溶体的结构和还原性能进行了表征. 结果表明, 在焙烧过程ThO2和CeO2很容易相互形成立方相的CexTh1-xO2固溶体. 随着Th含量的增加, CexTh1-xO2固溶体的晶胞参数变大. 当形成固溶体时, 经过高温焙烧后固溶体的晶粒明显小于单组分的CeO2和ThO2, 其中Ce0.5Th0.5O2的晶粒最小, 表明CexTh1-xO2固溶体的形成提高了催化剂的抗烧结. Raman光谱表明复合氧化物能促进氧缺位的形成. CexTh1-xO2固溶体的程序升温还原结果表明, 样品有2个还原峰 (α和β), α峰归属为表面Ce4 的还原; β峰归属为体相CeO2的还原. 固溶体的形成使得还原温度降低, 促进CeO2的还原.     

Ce0.8Gd0.2-xPrxO1.9固溶体的合成与表征

利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和交流阻抗谱对溶胶-凝胶法制备的稀土双掺杂固溶体Ce0.8Cd0.2-xPrxO1.9(x=0,0.02,0.10)的结构和导电性进行了研究.XRD结果表明,经800℃焙烧所得样品都形成了单相立方萤石结构,平均晶粒尺寸在23～30 nm之间;X...