原位聚合法制备聚吡咯-钴铜锌铁氧体复合材料及其电磁性能

采用自蔓延燃烧法和原位聚合法分别制备纳米Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4铁氧体和聚吡咯(PPy)-Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4纳米复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)对材料的结构和形貌进行表征,使用波导法和振动样品磁强计(VSM)研究了材料的介电性能、微波吸收性能和磁性能.结果表明,制得了纯相的尖晶石结构Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4铁氧体,少量Cu2+离子替代了铁氧体八面体位置上的Co2+离子,使得材料的晶格常数减小;2种粉体粒子分散性较好,它们的平均粒径分别约为15 nm和50 nm;在5.0~20.0 GHz频率范围内,PPy-Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4复合材料的反射损耗在-16.25dB到-20.27 dB之间,且在18 GHz处出现极大值-20.27 dB,带宽为2.0 GHz(最强峰的半高宽),PPyCo0.7Cu0.1-Zn0.2Fe2O4复合材料的反射损耗明显大于铁氧体;PPy-Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4的饱和磁化强度(Ms)和剩余磁化强度(Mr)分别为12.9 A/g和4.29 A/g,小于Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4铁氧体的相应值,但复合材料的矫顽力大于Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4铁氧体的,为38.96 kA/m.     

镍钴锌纳米铁氧体的制备及磁热性能

以乙酰丙酮盐为前驱体,三乙二醇为溶剂,采用多元醇法制备了纳米Ni0.5-xCoxZn0.5Fe2O4(x=0,0.1,0.2,0.3和0.4)铁氧体.通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)等对样品的结构、形貌和磁性能进行了表征.结果表明,所得纳米Ni0.5-xCoxZn0.5Fe2O4铁氧体的分散性较好,尺寸均一.在室温下产物的剩磁和矫顽力均较小,表现出亚铁磁性.纳米Ni0.3Co0.2Zn0.5Fe2O4铁氧体的饱和磁化强度达到41.34 A·m2·kg-1,其在交变磁场中升温可达到55℃,表现出较好的磁热性能.     

添加Al2O3对Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米纤维结构和磁性能的影响

采用静电纺丝技术制备了添加0～20wt%Al2O3的Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米纤维。通过XRD、FESEM、TEM和VSM对样品的物相结构、形貌和磁性能进行了表征。结果表明,所合成的复合纳米纤维的直径都分布在40～150 nm之间,添加到纤维中的Al2O3主要以非晶态形式分布于铁氧体晶粒边界;随着Al2O3添加量的增加,可观察到γ-Fe2O3相逐渐析出,Ni-Zn铁氧体的晶格常数单调减小,说明有一些Al2O3进入到尖晶石晶格中取代了B位的Fe3+离子,Ni-Zn铁氧体的平均晶粒尺寸先增大后减小,在Al2O3添加量为8wt%时达到最大值39.2 nm;比饱和磁化强度和矫顽力随Al2O3添加量的增加呈现出相同的变化规律,先减小后增大,当Al2O3添加量超过5wt%时又开始变小。     

三种不同的纳米钴铁氧体热分解过程、结构和磁性的对比研究

为了改善钴铁氧体材料的性能,本研究采用溶胶-凝胶法,制备出三种具有尖晶石结构的纳米钴铁氧体.经前躯体热分解反应过程分析,产品X射线衍射分析,磁性分析测定,结果表明三种钴铁氧体的各个热分解阶段分别是由若干个反应复合而成,各个热分解阶段的活化能各不相同;产品为平均粒径50～60nm左右的尖晶石相:矫顽力及比饱和磁化强度分别呈不同的变化趋势,因为LaCl3.nH2O代替部分CoCl26H20后,稀土离子进入尖晶石晶格导致磁电子的自旋倾斜,材料矫顽力下降,但LaCl3.nH2O代替部分FeCl2.4H2O后这是由于稀土离子4f层电子受到外层电子的屏蔽保护,可通过自旋-轨道偶合对磁各向异性产生贡献,使矫顽力有明显的提高.     

X型六角晶系钡铁氧体纳米晶的制备和表征

用硬脂酸凝胶法制备了Co₂-X型六角晶系钡铁氧体纳米晶,在750℃热处理得到的纳米晶形貌为球形,粒径范围为15～25nm.随着热处理温度的升高,粒子逐渐长大并呈块状.振荡样品磁强计测试结果表明,Co₂-X型六角晶系钡铁氧体纳米晶具有与常规体材料不同的磁性能,其比饱和磁化强度σ_s低于后者.产物的矫顽力、比饱和磁化强度随粒子的长大呈规律性的变化.     

镍锌纳米晶铁氧体的络合溶胶-凝胶法合成及表征

利用乙酰丙酮(AcAcH)络合溶胶-凝胶法合成了Ni0.5Zn0.5Fe2O4(NZFO)尖晶石型软磁铁氧体。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术研究了Fe、Zn、Ni 3种溶胶中AcAcH与Fe3+、Zn2+、Ni2+的结合形式,通过比较Fe、Zn、Ni溶胶与未添加AcAcH的Fe、Zn、Ni甲醇溶液的红外光谱发现,分别在1 532 cm-1、1 520 cm-1和1 520 cm-1处多了一个吸收峰,说明AcAcH都能与3种离子发生螯合反应。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、物性测量系统(PPMS)分别表征NZFO铁氧体的相组成、微结构以及磁性能。XRD测试结果表明,NZFO铁氧体为单一尖晶石相结构;HRTEM透射结果表明,NZFO为片状,大小均匀,尺寸45 nm左右;PPMS研究结果表明,NZFO铁氧体的饱和磁化强度(Ms)和矫顽力(Hc)分别为36 emu.g-1和167 Oe。     

La-Co共掺杂的M型锶铁氧体纳米纤维的制备和磁性能

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和金属盐为原料,采用静电纺丝、溶胶-凝胶技术以及随后的热处理工艺,制备了La、Co共掺杂的M型锶铁氧体Sr1-xLaxFe12-xCoxO19(x=0.12)(SLFC)纳米纤维.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和超导量子干涉仪(SQUID)技术对纳米纤维样品的结构、形貌和磁学性能进行了观测,系统地研究了不同温度下样品的磁性能变化.结果表明:经过950°C焙烧2h后,得到纯相的M型锶铁氧体纳米纤维,纤维呈竹节状结构,直径约55nm;室温下测得矫顽力(Hc)为498.53kA·m-1,饱和磁化强度(Ms)为70.76A·m2·kg-1,剩磁(Mr)为36.35A·m2·kg-1,这比未掺杂SrFe12O19(SF)时纳米纤维的磁性能有明显的改善,并且与在相同温度下制得的相应纳米粉体样品相比,磁性能明显提高.     

Fe3O4纳米晶的简单调控合成、表征及磁性能

采用醋酸铵作保护剂在200℃下制备了单分散的400 nm粒径的Fe3O4空心纳米球.通过改变实验条件,对产品的形貌、内部结构和粒径进行了调控合成,得到了粒径范围在100～200 nm的实心纳米球和片形结构的Fe3O4纳米材料.采用SEM、TEM和XRD等对样品进行了表征.结果表明,所得尖晶石型Fe3O4纳米晶粒径均匀,分散度好.利用振动样品磁场计检测了不同形貌样品的磁性能.结果显示,Fe3O4纳米空心球的饱和磁化强度和矫顽力均大于Fe3O4纳米片的对应值.     

链式钴微米六方片的溶剂热合成及磁性

以十二硫醇和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为结构导向剂、乙二醇和乙二胺为混合溶剂,利用溶剂热技术成功地制备了Co粒子,并用XRD、SEM、TEM、HRTEM及SQUID对材料的晶体结构、形貌及磁性进行研究. 结果表明：Co粒子属hcp相,呈六方片状,直径约为2 μm,厚度约为80 nm,大量的六方片相互交叉连接成链式结构,并且六方薄片由更为细小的丝带状的纳米片（厚度约为10 nm）构成;室温下样品表现出良好的铁磁性特征,其饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr及矫顽力分别为126.6 emu/g、13.7 emu/g和163.4 Oe.     

铁酸钴纳米晶的低温合成、谱学表征及磁性

以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板,Fe(NO3)3·9H2O和Co(NO3)2·6H2O为前躯体,NaOH为沉淀剂,低温回流合成了磁性铁酸钴纳米晶。利用X射线衍射、透射电子显微镜、红外光谱、拉曼光谱等测试技术对产品的结构进行了表征,借助振动样品磁强计测定了样品的室温磁性能。结果表明,铁酸钴纳米晶为单相立方尖晶石结构,纳米晶的平均粒径为15-20 nm。铁酸钴纳米晶在室温外加磁场下表现出明显的磁滞现象,饱和比磁化强度MS=36.5 A.m2/kg,矫顽力HC=5.89×104 A/m。     

均匀共沉淀法制备BaTiO3 -Nix Zn1-x Fe2 O4 核-壳粒子及其性能

以尿素为沉淀剂, 在无后续热处理的情况下, 采用均匀共沉淀法制备了BaTiO3-NixZn1-xFe2O4核-壳粒子. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 能谱仪(EDS)及振动样品磁强计(VSM)对BaTiO3-NixZn1-xFe2O4核-壳粒子的形貌、 结构、 成分和磁性能进行了表征. 结果表明, 制备的核-壳结构粒子中NixZn1-xFe2O4壳层在BaTiO3颗粒的表面包覆完整. 通过控制共沉淀中NiCl2·6H2O与ZnCl2的摩尔比可以调控BaTiO3-NixZn1-xFe2O4核-壳粒子的磁性; 加入的NiCl2·6H2O与ZnCl2摩尔比为7∶3时制得的核-壳粒子具有较好的磁性能, 其饱和磁化强度和矫顽力分别为26.999 A·m2/kg和902.787 A/m.     

热处理条件对BaSm0.3Fe11.7O19铁氧体纤维结构演化和磁性能的影响

以金属盐和柠檬酸为原料,采用溶胶凝胶法成功制备1μm以下具有较大长径比的纳米晶BaSm0.3Fe11.7O19 铁氧体纤维。采用热重-差热分析(TG-DSC)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和振动样品磁强计(VSM)对前躯体纤维及其焙烧产物进行了表征。实验结果表明,750℃焙烧1小时,BaSm0.3Fe11.7O19铁氧体相已基本形成,随着焙烧温度的升高和保温时间的延长,BaSm0.3Fe11.7O19晶粒尺寸逐渐增大,纤维表面越发粗糙,片状结构越发明显。同时,纤维的饱和磁化强度(Ms)随晶粒尺寸的增加而增大,而矫顽力(Hc)则呈现先增大后减小的趋势,在晶粒尺寸为58.4 nm附近达到最大值459.2 kA/m,这表明Sm0.3Fe11.7O19纤维的临界单畴尺寸在60nm左右。对低温(77K)和室温(300K)样品的磁性能比较发现,磁性能存在明显的差异,这主要与纳米晶的表面自旋有关。     

中温固体氧化物燃料电池复合阴极Pr0.6-zSr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ-SDC性能研究

采用改进的溶胶-凝胶法合成固体氧化物燃料电池阴极系粉体Pr0.6-zSr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ(PSCF)(z=0,0.02,0.05,0.1)。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对其相结构与形貌进行了分析,结果表明:900℃以上焙烧后的阴极粉体Pr0.6-zSr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ(z=0,0.02,0.05,0.1)为单一的钙钛矿结构。1000℃烧结的样品内粒子分布比较均匀,且颗粒内部存在一定程度的空隙,并与电解质附着情况良好。用直流四电极法测试阴极体系样品在400～750℃的电导率,发现各试样混合离子电子电导率均高于786 S.cm-1,能够满足固体氧化物燃料电池对阴极电导率的要求。用交流阻抗法测定PSCF-Ce0.8Sm0.2O1.9体系样品的阻抗谱,得到1000℃烧结的阴极体系对称电池在测试温度为750℃z=0,z=0.02,z=0.05时的极化电阻分别为0.041,0.040,0.034Ω.cm-2。     

无气相氧条件下La0.8Sr0.2Fe0.9Co0.1O3钙钛矿氧化物的氧物种直接氧化甲烷

以La0.8Sr0.2Fe0.9CO0.1O3钙钛矿氧化物作氧载体,采用连续流动反应和连续顺序Redox反应考察了氧物种氧化甲烷的反应性能.结果表明,连续流动反应中La0.8Sr0.2Fe0.9CO0.1O3氧化物的氧物种能选择氧化甲烷生成合成气.在适宜的再氧化条件下,通过连续顺序Redox反应实现了La0.8Sr0.2Fe0.9CO0.1O3氧化物的氧物种氧化甲烷连续生成合成气,消耗的氧物种可通过与气相氧反应而得到补充.但随着Redox反应的进行,氧化物的持续供氧性能下降,钙钛矿结构被破坏.     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的合成与晶体结构（英）

Spinel LiMn₂O₄ powders were prepared using two-step synthesis method consisting of solid-state reaction method and citrate modified sol-gel method. The effects of the calcination temperature and the Li/Mn ratio of raw materials were studied on the physicochemical and electrochemical properties of the spinel LiMn₂O₄ powders, such as crystallinity, lattice constant and density. The title compound was characterized by powder X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Polycrystalline LiMn₂O₄ powers calcined at 750 ℃ were found to be composed of very uniformly-sized microcrystal with an average particle size of 300 nm. The improvement in electrochemical properties was mainly attributed to the process of re-grinding by absolute alcohol.     

Preparation of Mn2O3 and Mn3O4 nanofibers via an electrospinning technique

Thin PVA/manganese acetate composite fibers were prepared by using sol-gel processing and electrospinning technique. After calcinations of the above precursor fibers, Mn₂O₃ and Mn₃O₄ nanofibers with a diameter of 50-200 nm could be successfully obtained. The fibers were characterized by TG-DTA, Scanning electron microscopy, FT-IR, WAXD, respectively. The results showed that the crystalline phase and morphology of nanofibers were largely influenced by the calcination temperature.     

锂离子蓄电池正极材料LiNi0.8 Co0.2 O2的制备及其电化学性能

用高温固相反应和氧化还原溶胶凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2,并对其进行了电化学性能考察。结果显示,氧化还原溶胶凝胶法制备的锂离子电池正极材料的综合性能较高温固相法好。     

纳米结晶体Ni0.5Zn0.5Fe2O4对高氯酸铵热行为及分解反应动力学的影响

采用差示扫描量热法(DSC)、热重和微分热重(TG-DTG)及固相原位反应池/快速扫描傅立叶变换红外联用技术(hyphenated in situ thermolysis/RSFTIR)研究了纳米结晶体Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄与高氯酸铵(AP)组成的混合物的热行为和分解反应动力学。结果表明：Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄使得AP的低、高温分解放热峰温分别提前17.44 K和27.74 K,并使得对应的分解热分别增加3.7 J·g^-1和193.7 J·g^-1。Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄并不影响AP的晶转温度和晶转热。Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄使得AP的TG曲线出现3个阶段,并使得后2个失重阶段的初始和终止温度都有所提前。凝聚相分解产物分析表明Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄加速了凝聚相AP的分解及氨气的释放。含Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄的AP的高温分解反应的动力学参数E_a=238.88 kJ·mol^-1,A=1018.59 s^-1,动力学方程可表示为dα/dt=10^18.99(1-α)[-ln(1-α)]^3/5e^-2.87×104T。始点温度(T_e)和峰顶温度(T_p)计算得出AP的热爆炸临界温度值分别为:574.83 K和595.41 K。分解反应的活化熵(ΔS^≠)、活化焓(ΔH^≠)和活化能(ΔG^≠)分别为:109.61 J·mol^-1·K^-1、236.49 kJ·mol^-1及172.58 kJ·mol^-1。     

La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O2.8的电化学性质及其在SOFC中的应用

采用凝胶浇注法制备具有较高氧离子电导率的固体电解质La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O2.8粉料.X射线衍射结果表明,于1400℃焙烧后即形成了钙钛矿结构,无杂相存在.探讨了粉料压制坯体的致密化和导电性能在1450℃下与烧结时间的关系,发现烧结时间为18h时其相对密度达98.3%,而在24h的情况下,样品具有最佳的氧离子导电性.采用Ni-Ce0.8Gd0.2O1.9作为阳极,La0.8Sr0.2Ga0.6Ni0.4O2.7作为阴极,组装了平板型固体氧化物燃料电池(SOFC).阳极和阴极分别通入含3%H2O的氢气和空气,750℃时的开路电压为1.04V,最大输出功率密度(P)达252mW/cm2(U=0.48V,J=525mA/cm2).