表面活性剂对水热合成Bi2Te3纳米结构形貌的影响

以Bi(NO3)3·5H2O和TeO2为原料,KBH4为还原剂并外加适量表面活性剂,在180℃保温48h水热合成出Bi2Te3纳米粉末.采用X射线衍射分析了产物的相结构和成分.采用透射电镜观察了产物的形貌,结合产物的形貌与表面活性剂的特性讨论了不同表面活性剂对水热合成Bi2Te3形貌的影响,分析了不同纳米结构的形成机制.     

A2Se3（A=Bi，Sb）纳米结构及其热电性质研究

在固态制冷和发电机设备应用领域中,A2Se3（A=Bi,Sb）基化合物是非常有前景的热电材料。文章在回顾近年在温和环境下合成A2Se3（A=Bi,Sb）基低维纳米晶的基础上,简要阐述了热电材料国内外研究现状,指出获得Bi2Se/Sb2Se。复合纳米材料和稀土元素及三价离子掺杂A2Se3（A=Bi,Sb）纳米晶体是未来热电材料发展的主要方向。     

放电等离子烧结制备的Bi2Te3／Sb2Te3复合材料的热电性能

研究了用低温湿化学法和水热法制备纳米级的Bi2Te3和sb挪e3颗粒，并通过透射电镜观察其微观形貌。Bi2Te3粉末的微观形貌为直径在30-50n之间的片状小颗粒，而sb2Te3颗粒的微观形貌为薄带状，直径约为70nm，长度则为从150-300nm不等，并对其晶体的形核和长大机理进行了讨论。认为，纳米小颗粒状的Bi2Te3晶体可能是通过“表面形核和侧向生长”形成的产物，而薄带状的sb2Te3晶体可能是在Te块解体形成的条带状碎屑基础上形成的。用放电等离子烧结法（spark plasma sintering）制备不同比例的Bi2Te3／Sb2Te3块状复合材料，测量并比较了其热电性能。通过改变Bi2Te3的量，可以提高复合材料的电性能。成分不同的层片间的散射，能更有效地降低块体材料的热导率。在500K的温度下，Bi2Te3和sb2Te3以摩尔比为1：1复合烧结的试样的热导率低达0．7W／（m·K）。进一步优化Bi2Te3和sb2Te3的复合比例，其热电性能可能会有进一步的提高。     

SPS法制备Bi_2Te_3基热电合金的热电性能

用粉末冶金工艺结合SPS烧结制备了p型(Bi0.2Sb0.8)2Te3和n型Bi2(Te0.975Se0.025)3多晶半导体合金,研究烧结工艺对其热电性能的影响.结果表明,室温下,p型(Bi0.2Sb0.8)2Te3材料的热电优值Z为3.25×10<'-3K<'-1,n型Bi2(Te0.975Se0.025)3材料的热电优值Z为2.21×10<'-3K<'-1.     

SiO2纳米颗粒复合Bi2Te3纳米线阵列的制备

为结合一维纳米材料和纳米颗粒复合材料的优点,本文尝试进行了在氧化铝模板(AAO)中生长Bi2Te3-Si O2纳米颗粒复合纳米线阵列。通过在电化学溶液中添加Si O2纳米颗粒,制备包含纳米颗粒的Bi-Te纳米线阵列。应用XRD、SEM、TEM等方法对合成的样品进行了分析观察。研究发现Si O2纳米颗粒的加入对纳米线的形貌和结构都有明显的影响。在模板法沉积Bi2Te3纳米线阵列时,添加Si O2纳米颗粒将明显改变纳米线生长方式,Bi2Te3纳米线不再是等径的纳米棒,而是枝晶生长过程,最后形成Z字型的不断反复弯折纳米线,该枝晶状纳米线的直径远小于模板的孔径。这一新颖的现象为制备直径更小,并具备精细界面结构的纳米线热电材料提供了一种新的可能途径。     

Te纳米线模板法加工Bi_2Te_3-Te片式棒热电材料(英文)

以碲纳米线为模板,采用简便的回流法大规模合成了Bi2Te3-Te片式棒一维材料,产量达到90%.利用X射线衍射、扫描电镜、X射线能谱、透射电镜对样品进行了分析.系统的研究了KOH、EDTA以及反应时间对产物结构的影响,提出了这种异质结构的形成机制.本制备方法可以推广到合成其它金属和半导体的一维特殊纳米结构.     

纳米结构热电材料及其在温差电池上的应用

热电材料微观组织结构的纳米化有利于增强对声子的散射,降低材料热导率,从而提高热电材料的性能.采用水热合成方法制备了包含纳米管、纳米线等形态的Bi2Te3基纳米结构粉末.采用真空热压方法制备了含纳米结构粉末的Bi2Te3基纳米复合热电材料.实验结果表明,纳米复合热电材料具有高电导、低热导的优良性能特征.最大无量纲热电优值达到1.3左右,比同类区熔材料提高15%左右.模拟计算表明,用纳米复合材料制备的温差电池的单位面积最大输出功率为1100W·m-2,热电转换效率在8%以上,在余热发电应用领域具有实际应用经济价值.     

Bi2Te3的水热合成及其高温高压烧结

以Bi(NO3)3和Te粉为原料,水合肼为还原剂,采用水热法保温24h,分别在150℃和180℃制备了Bi2Te3纳米粉末。通过X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等分析方法对产物的物相组成和微观形貌进行了表征。实验结果表明,水热法可以制备出纯相纳米级别的Bi2Te3粉末,并且晶粒尺寸随着反应温度升高有增大的趋势。最后采用高温高压法对纳米Bi2Te3粉末进行烧结,分析了烧结温度和压力对样品室温热电性能的影响。结果显示,在0.94GPa、753K条件下烧结后样品的室温功率因子达到16μW/(cm.K2)。     

水热法制备Sb_2Te_3纳米线及其性能表征

在450K,pH值为11的条件下,以SbCl3,和Na2TeO3粉体为原料,用水热法制备了Sb2Te3纳米线。X-射线衍射(XRD)分析表明,所制的的材料为Sb2Te3,透射电镜(TEM)观察到Sb2Te3纳米线直径约为20nm,长度在200~600nm之间,并且自然平行密排成六边形纳米片状;然而在450K,pH值为13的条件下,制备出的产物则为完整的纳米片。扫描电镜(TEM)分析发现纳米线延(015)方向生长。差热测试得到Sb2Te3纳米线的熔点为727.5K。红外光谱的进一步研究表明,由Sb2Te3纳米线编织成的纳米片结构要优于整体生长成的纳米片,并就Sb2Te3纳米线的生长机理进行了初步推测。     

溶剂和修饰剂对化学法合成Bi-Sb-Te纳米晶尺寸和形貌的影响

采用简单的水热/溶荆热法合成了纳米结构的Bi0.5Sb1.5Te3晶粒,通过改变溶剂种类和表面修饰剂的添加量可以实现对Bi0.5Sb1.5Te3纳米晶体的尺寸和形貌的控制.当表面修饰剂的浓度较小时,合成的Bi0.5-Sb1.5Te3晶粒只有数十纳米,有望为高性能的纳米结构块体热电材料提供原始粉末.产物的颗粒尺寸减小和片状形貌的获得,可能是生成物的合成速率减缓和表面修饰剂选择性吸附所致.     

Microstructural study of YBa2Cu3O7/SrTiO3/YBa2Cu3O7 heteroepitaxial trilayer films grown on (100) SrTiO3 substrates

Detailed transmission electron microscopic study has been carried out on heteroepitaxial YBa₂Cu₃O₇/SrTiO₃/YBa₂Cu₃O₇ trilayer thin films grown on (100)SrTiO₃ substrates prepared by DC and RF magnetron sputtering. The microstructural results showed the existence of somea-axis-oriented YBCO grains 20–90 nm wide in thec-axis-oriented YBCO matrix. Some of thea-axis grains in the lower YBCO thin film layer have protruded into the above SrTiO₃ layer, which may cause short circuit between the two YBCO superconducting layers. This is unsuitable for the application of trilayer thin films for microelectronic devices. The defects on the surface of the substrates would also influence the growth quality of the YBCO thin films.     

纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

La2O3、Nd2O3、Y2O3对高岭石高温相变动力学的影响

利用综合热分析技术、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)研究了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温条件下转变成莫来石过程的作用,并采用Kissinger方程、Ozawa方程以及JMA修正方程(Ⅰ)和(Ⅱ)分析了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温相变动力学的影响。结果表明:3种稀土氧化物的掺入对高岭石的相变动力学参数产生了影响,相变活化能和频率因子与未掺入稀土氧化物的高岭石相比有所降低,析晶方式则未发生变化,均属于体积晶化。对比掺入3种稀土氧化物的高岭石相变活化能和频率因子可以看出,Y_2O_3对于高岭石高温条件下相变的促进作用最为明显,相变活化能最低。稀土氧化物对于高岭石高温相变产物影响不大,主晶相为莫来石相,次晶相为方石英相,但稀土氧化物的掺入使得方石英相的结晶度明显提高。     

Phase developments in the Pb(Zn1/2W1/2)O3-Pb(Zn1/3Ta2/3)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 pseudo-ternary system

The phase stability ranges in the B-site precursor (Zn_1/2W_1/2)O₂-(Zn_1/3Ta_2/3)O₂-(Zn_1/3Nb_2/3)O₂ were determined by X-ray diffraction (XRD), where wolframite, tri-αPbO₂, and columbite phases were identified. Next attempts were carried out (with the addition of PbO) for the system Pb(Zn_1/2W_1/2)O₃-Pb(Zn_1/3Ta_2/3)O₃-Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃, where the perovskite phase did not develop in the entire compositions investigated. Instead, only the Pb₂WO₅ and pyrochlore phases (along with ZnO) resulted.     

Raman scattering studies of ultrathin-layer YBa2Cu3O7/PrBa2Cu3O7 superlattices

We present Raman scattering studies ofc-oriented ultrathin-layer superconducting (YBa₂Cu₃O₇) _m /(PrBa₂Cu₃O₇) _n superlattices. For the superlattice with (m=2,n=1) sequence, Raman spectra reveal a new line in the spectral region around 320 cm^–1. It is interpreted as a mode representing a combination of IR optical phonons of the Y-sublayers with an admixture of aB _1g type Raman active vibration in the Pr sublayers. This new line, which is similar to those from the interior of the Brillouin zone of the original lattice, does not exhibit superconductivity-induced self-energy effects, although its counterpart in the pure substance does. No additional line is found in the (m=1,n=2) superlattice in the same region, supporting our interpretation for the (m=2,n=1) sample.     

Fabrication of nanostructure Al2O3/ZrO2 (Y2O3) eutectic by combustion synthesis melt-casting under ultra-high gravity

A novel method for preparing Al₂O₃/ZrO₂ (Y₂O₃) eutectic was developed by combining combustion synthesis with melt-casting under ultra-high gravity (CSMC-UHG). The application of UHG = 800 g resulted in a high relative density of 99.8%, and an orientation-growth along the UHG direction. The microstructure was composed of aligned growth regimes containing a triangular dispersion of orderly ZrO₂ rods in Al₂O₃ matrix with a spacing of 300 nm. The eutectic had a high fracture toughness up to 17.9 MPa·m^1/2, which was mainly attributed to the nanostructure and the elastic bridge effects of the aligned ZrO₂ rods.     

Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2共晶陶瓷显微组织及力学性能的影响

为探索第三组元Y₂O₃添加对Al₂O₃/ZrO₂共晶陶瓷显微组织与机械性能的影响,本文利用低温度梯度的高温熔凝法制备了直径为20 mm的Al₂O₃/ZrO₂(Y₂O₃)共晶陶瓷块体,采用SEM、EDS及XRD技术对共晶陶瓷进行微结构分析,并利用维氏压痕法对其硬度和断裂韧性进行测试。SEM结果表明,凝固组织由群集的共晶团结构组成,随着Y₂O₃添加量的增加,共晶团形态由胞状转变为枝晶状,内部相间距在1~2 μm范围内变化。力学测试表明,Y₂O₃摩尔分数小于1.1%时,由于组织内部存在低硬度m-ZrO₂及微裂纹缺陷,故陶瓷硬度较低,约为(9.53±0.22 )GPa;当Y₂O₃摩尔分数为1.1%时,陶瓷硬度最大,约为(18.05±0.27)GPa;当Y₂O₃的摩尔分数大于1.1%时,由于共晶团边界区内气孔缺陷及粗大组织增多,引起陶瓷硬度值略有下降。低Y₂O₃摩尔分数添加时,陶瓷断裂韧性相对较高,约为(6.30±0.16)MPa·m^1/2,这与其内部存在大量微裂纹缺陷有关;随着Y₂O₃添加量的增加,陶瓷的微裂纹数量减少、边界区内缺陷增多,断裂韧性降低。     

Lightweight geopolymer made of highly porous siliceous materials with various Na2O/Al2O3 and SiO2/Al2O3 ratios

The syntheses of lightweight geopolymeric materials from highly porous siliceous materials viz. diatomaceous earth (DE) and rice husk ash (RHA) with high starting SiO₂/Al₂O₃ ratios of 13.0-33.5 and Na₂O/Al₂O₃ ratios of 0.66-3.0 were studied. The effects of fineness and calcination temperature of DE, concentrations of NaOH and KOH, DE to RHA ratio; curing temperature and time on the mechanical properties and microstructures of the geopolymer pastes were investigated. The results indicated that the optimum calcination temperature of DE was 800 °C. Increasing fineness of DE and starting Na₂O/Al₂O₃ ratio resulted in an increase in compressive strength of geopolymer paste. Geopolymer pastes activated with NaOH gave higher compressive strengths than those with KOH. The optimum curing temperature and time were 75 °C and 5 days. The lightweight geopolymer material with mean bulk density of 0.88 g/cm³ and compressive strength of 15 kg/cm² was obtained. Incorporation of 40% RHA to increase starting SiO₂/Al₂O₃ and Na₂O/Al₂O₃ ratios to 22.5 and 1.7 and enhanced the compressive strength of geopolymer paste to 24 kg/cm² with only a marginal increase of bulk density to 1.01 g/cm³. However, the geopolymer materials with high Na₂O/Al₂O₃ (>1.5) were not stable in water submersion.     

机械化学合成Ni2Al3/Al2O3去合金化制备Raney-Ni/Al2O3复合粉体

以NiO粉和Al粉为原料,采用机械球磨诱发化学反应制备了Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对复合粉体球磨过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。将Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体用浓度为20%的NaOH溶液腐蚀2h,可得到纳米晶结构的Ni/Al_2O_3复合粉体。利用XRD和TEM对其物相和结构进行了表征。结果表明,球磨1h后混合粉末仍为NiO粉和Al粉,球磨3h后NiO粉和Al粉在机械力的作用下反应形成Ni_2Al_3和Al_2O_3粉体,机械力诱发的NiO和Al之间的反应属于突发型反应,继续球磨10h后形成Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体在70℃、质量比为20%NaOH溶液中刻蚀2h,可获得Ni/Al_2O_3复合粉体。