纳米La3+-Eu3+共掺杂CeO2基固溶体的合成及微结构表征

采用水热法合成La3+、Eu3+共掺杂纳米Ce1-x(La0.5Eu0.5)x O2-δ固溶体。利用X射线衍射技术(XRD)表征样品的相结构,并对固溶体的晶胞参数进行拟合。通过拉曼光谱及紫外可见漫反射光谱表征其电子跃迁性能及掺杂效应。XRD结果表明,双离子掺杂固溶限不小于x=0.30,样品晶粒尺寸小于20 nm,晶胞参数随着掺杂量的升高而逐渐增大。Raman光谱F2g振动峰的逐渐宽化及向低波数方向移动。紫外漫反射光谱表明,随着掺杂量的增大,固溶体能隙先蓝移后红移。     

溶胶-凝胶法制备(La_(1-x)Sr_x)_2Ce_2O_(7-x)及热物理性能研究

采用溶胶-凝胶法合成(La1-xSrx)2Ce2O7-x系列组分样品.研究结果表明:当Sr的掺杂量(x)小于10%时,(La1-xSrx)2Ce2O7-x系列组分样品都是缺陷萤石结构.随着温度的升高,样品的热膨胀系数(TEC)增大,而热导率(TC)呈减小趋势.在一定温度下,(La1-xSrx)2Ce2O7-x的TEC随x的增大而增大;当Sr掺杂量x在0~7.5%之间增加时,样品的热导率不断减小,至x=7.5%时达到极小值,然后随x的增大,样品的TC又明显增大.     

Nd修饰CexZr1-xO2(x=0.8,0.6,0.2)固溶体的性能研究

用共沉淀法制备了一系列550℃焙烧和1000℃老化的Nd修饰CexZr1-xO2(x=0.8,0.6,0.2)固溶体,并利用XRD和H2-TPR等方法进行表征.结果表明,不同的Ce/Zr比对Nd修饰CexZr1-xO2固溶体的晶相结构,还原性能及高温热稳定性有重要的影响.Nd修饰的CexZr1-xO2(x=0.8,0.6,0.2)均形成了CeO2-ZrO2-Nd2O3三元氧化物均相固溶体,并未出现Nd2O3单一氧化物的特征衍射峰,其中Ce0.8Zr0.15Nd0.05O2和Ce0.6Zr0.35Nd0.05O2为立方晶相,Ce0.2Zr0.75Nd0.05O2为四方晶相,且高温条件下,晶相结构稳定.Nd的掺杂使不同Ce/Zr比例CexZr1-xO2固溶体的还原性和高温热稳定性均明显增强,其中Ce0.6Zr0.35Nd0.05O2的还原性和热稳定性最强.     

尖晶石结构ZnAl_(2-x)Fe_(x)O_(4)纳米颗粒微观结构与光学性能北大核心

采用水热法和热处理工艺成功制备了不同Fe含量的掺杂尖晶石结构ZnAl_(2-x)Fe_(x)O_(4)纳米颗粒(x=0、0.025、0.05和0.10),研究了Fe掺杂比例对样品微观结构和光学性能的影响。X射线衍射(XRD)表明ZnAl_(2-x)Fe_(x)O_(4)纳米颗粒具有立方尖晶石结构,随着掺杂浓度的增加,平均晶粒尺寸减小,晶格参数增大。场发射透射电子显微镜(FE-TEM)表明样品形貌呈规则球形颗粒,颗粒大小均匀。X射线光电子能谱(XPS)表明掺杂的Fe离子替代Al^(3+)进入ZnAl_(2)O_(4)晶格,主要占据ZnAl_(2-x)Fe_(x)O_(4)样品的八面体位置。紫外可见光谱(UV-vis)表明样品的带隙随着Fe离子浓度的增加而减小,并发生红移。光致发光光谱(PL)发现样品表现出猝灭现象。傅里叶红外光谱(FT-IR)表明Fe^(3+)取代Al^(3+)没有改变ZnAl_(2)O_(4)尖晶石的结构。CIE色度图显示所有样品均呈黄绿色区域发射。     

制备方法对CexZr1-xO2固溶体结构及性能的影响

采用两种不同的沉淀方法制备出CeO2和一系列的CexZr1-xO2(x=0.8、0.5、0.1)固溶体,并应用XRD和H2-TPR对500℃焙烧和1000℃老化的样品进行研究.结果表明制备方法对CexZr1-x O2固溶体的晶相结构和还原性能有重要影响.两种方法制备的Ce0.8Zr0.2O2均为立方晶相,氨水沉淀法制备的Ce0.5Zr0.5O2为立方晶相和四方晶相共存的结构,而NaOH溶液沉淀法制备的Ce0.5Zr0.5O2为单纯的四方晶相,而且此方法制备的Ce0.1Zr0.9O2在高温条件下晶相结构不稳定,出现单斜晶相.与氨水沉淀法相比,NaOH溶液沉淀法制备500℃焙烧样品的还原性能明显较强,而在1000℃高温老化后,两者还原性能均有所降低.     

Ti4+掺杂纳米CeO2的制备及其抗紫外性能

以Ce(SO4)2.4H2O为主要材料,采用超声-沉淀法制备了掺杂Ti4+的纳米CeO2,并研究了掺杂Ti4+离子对CeO2的晶型和抗紫外性能的影响。用X-ray衍射、傅立叶红外光谱仪、紫外分光光度计、对其进行了表征。测试结果表明,CeO2晶型为面心立方,粒径范围15nm～25 nm,并且CeO2的红外吸收峰明显发生蓝移。当Ti/Ce摩尔比为0.4∶1时吸收性能最好,使CeO2的光谱响应范围变宽。单体CeO2的紫外屏蔽范围在250nm～350 nm,掺杂了Ti4+离子的CeO2的紫外屏蔽范围在220nm～450 nm。     

热重法研究BaRE(Cu0.5Fe0.5)2O5+δ的氧含量变化及其透氧性能

用热重法研究了BaRE(Cu0.5Fe0.5)2O5+δ(RE=Lu～Pr)样品的氧含量的变化.结果表明仅RE=Pr、Nd、Gd时样品的氧含量随温度和氧分压变化而变化,其它样品的氧含量基本不发生变化.用暂态热重法研究了氧在RE=Pr、Nd、Gd样品的表面反应速度,发现氧在表面吸附速率比脱附要快.     

LnO2-δ-ZrO2(Ln=Ce,Tb,Pr)储氧材料的制备与结构

迄今为止,国际普遍使用的储氧材料主要是以具萤石四方结构CeO2-δ-ZrO2为基体掺杂Y2O3的固溶氧化物.为进一步提高储氧材料的储氧、催化、高温稳定性和抗老化性能,本研究采用 "超声膜扩散"法制备了(LnO2-δ)x-(ZrO2)1-x ( Ln = Ce,Pr,Tb)储氧材料.通过热重(TG)、微分扫描热分析(DSC)和XRD对其固溶过程和结构特征进行了研究.结果表明,(PrO2-δ)x-(ZrO2)1-x和(TbO2-δ)x-(ZrO2)1-x显示出具有(CeO2-δ)x-(ZrO2)1-x同样晶体结构,较后者更稳定的固溶体组织,为进行储氧催化等性能的研究提供了基础.     

Sm0.5-x Gdx Sr0.5CoO3-δ阴极材料的制备及其性能表征

采用固相法制备了钙钛矿型氧化物Sm0.5-xCdxSr0.5CoO3-δ(x =0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)粉体.利用XRD分析材料的物相组成,用热膨胀仪测定了材料的热膨胀系数.利用交流阻抗法测试了Sm0.5-xGdxSr0.5CoO3-δ/SDC复合阴极的极化电阻.结果表明,粉体在1200℃热处理6h后形成正交钙钛矿型结构;从室温到800℃范围内,材料的平均热膨胀系数TEC为11.43×10-6℃-1～14.35×10-6℃-1,掺杂Gd3+以后Sm0.5-xGdxSr0.5CoO3-δ样品的热膨胀系数比Sm0.5Sr0.5 CoO3-δ样品的热膨胀系数略有增加.800℃时,复合阴极的极化电阻随x的增大先减小后增大,在x=0.1时,最小为0.05Ω;所有样品的极化电阻随测试温度的升高而降低.     

共沉淀法制备的BaNiZn0.5Co0.5Cex Fe16-x O27纳米铁氧体微波吸收特性研究

采用共沉淀法制备了BaNiZn0.5 Co0.5 Cex Fe16-x O27(x=0,0.01,0.03,0.05)纳米铁氧体粉末,就铈元素的含量对该铁氧体微波性能的影响进行了对比研究,用AV3618型微波矢量网络分析仪测试了样品在8.2GHz～12.5GHz范围内的微波吸收特性.实验发现,稀土元素铈的含量影响材料的吸波性能,当x=0.03时,BaNiZn0.5Co0.5CexFe16-xO27铁氧体的吸波性能最佳.对于BaNiZn0.5Co0.5Ce0.03Fe15.97O27铁氧体吸波材料,当涂层厚度为1mm时,在11.8GHz频率处,最大吸收衰减量达14.8dB,9dB以上带宽大于2GHz,其复介电常数ε"最大值为1.83,复磁导率μ"最大值为0.95,添加铈是提高该铁氧体吸波材料性能的一种途径.     

甘氨酸-硝酸盐法制备中温SOFC电解质材料

稀土掺杂的CeO2是颇具潜力的电解质材料,掺杂后具有较高的离子电导率和较低的活化能,但CeO2基电解质材料很难烧结,制备复杂,考虑到甘氨酸-硝酸盐法制备材料的优越性,本文用甘氨酸-硝酸盐法制备了(CeO2)x(SmO1.5)1-x,(x=0.9,0.85,0.8)三种电解质材料,对其进行了性能测试.X光测试表明,甘氨酸一硝酸盐燃烧合成法制备的三种陶瓷粉末已形成单相立方萤石结构,(CeO2)0.85(SmO1.5)0.15电解质陶瓷材料的粉末粒度约为15nm～20nm;高温阻抗谱测量表明,(CeO2)0.85(SmO1.5)0.15样品的电导率随着温度的升高增长更快,800℃时的电导率为6.55×10-2S/cm,导电活化能为0.896ev.     

制备方法对( Ce0.6Zr0.4O2)0.5(Al2O3)0.5储氧材料性能的影响

分别利用氨水共沉淀法和柠檬酸溶胶-凝胶法制备稀土储氧材料( Ce0.6Zr0.4 O2)0.5(Al2 O3)0.5,并用XRD、BET、H2 - TPR、SEM和EDX等手段研究制备方法对(Ce0.6 Zr0.4 O2 )0.5( Al2O3 )0.5的晶相结构、比表面积、平均孔径、孔容、储氧性能、还原性能、样品各组分含量以及颗粒形貌的影响.结果表明两种方法制备样品均为立方晶相的CeO2 - ZrO2 - Al2 O3固溶体,无Al2O3的晶相.但与氨水共沉淀法比较,柠檬酸溶胶-凝胶法制备样品的比表面积、孔容较大,储氧性、还原性和热稳定性能较高.SEM和EDX测试结果表明,氨水共沉淀法制备样品有明显的聚集现象,而柠檬酸溶胶-凝胶法制备样品的颗粒粒径小,分布均匀,且原子组成更接近理论值.     

自旋梯状化合物Sr14(Cu1-xZnx)24O41的电输运及磁学性质

采用标准固相反应法制备了Sr14(Cu1-xZnx)24O41(x=0,0.01,0.02,0.03)系列多晶样品.X射线衍射谱表明所有样品均呈单相,且样品晶格常数大小随Zn掺杂量x的变化存在微弱波动.X射线光电子能谱表明Sr14Cu24O41中Cu离子以+2价形式存在,Zn掺杂对体系中Cu离子化合价不造成影响.磁化率测量结果表明在10~300 K温度范围内Zn掺杂使体系磁化率降低,拟合结果表明随着Zn掺杂量x的增大,居里-外斯项对体系磁化率贡献逐渐减弱,二聚体耦合能JD逐渐降低,每个分子中Cu O2自旋链内二聚体个数ND与自由Cu2+离子自旋数NF均逐渐减少,进一步分析显示替换二聚体内Cu2+离子的Zn2+离子数少于替换自由Cu2+离子的Zn2+离子数.电阻率测量结果表明Sr14Cu24O41体系具有半导体特性,并且Zn掺杂会使体系电阻率降低,降低程度随掺杂量x增大而增大,但并未使体系发生金属-绝缘体转变.认为电阻率降低可能是由于Zn2+离子掺杂使体系内Cu O2自旋链中二聚体发生退耦,破坏了电荷有序超结构,从而使更多的空穴释放出来并转移到导电性好的Cu2O3自旋梯子中所致.     

草酸共沉淀制备超细Ce0.8Sm0.2O1.9工艺优化

掺杂铈基电解质由于具有高电导率用于中温固体氧化物电解质材料.实验采用草酸盐共沉淀法制备20%(摩尔分数)Sm2O3掺杂CeO2(Ce0.8Sm0.2O1.9)氧化物粉末,采用XRD、SEM分析粉末的相结构和颗粒形貌,500℃～1000℃煅烧草酸沉淀物,得到氧化物粉末.XRD分析结果表明,Ce0.8Sm0.2O1.9为立方萤石结构,表明在低温合成了纯相的Sm2O3掺杂CeO2固溶体.激光粒度分析仪分析沉淀反应过程中草酸盐沉淀物和氧化物粉末的粒度分布.通过优化沉淀反应pH值、溶液浓度、添加表面活化剂及沉淀物水洗和干燥处理等制备工艺条件,实现对沉淀反应过程中草酸沉淀物的团聚控制,得到分散良好的亚微米草酸共沉淀物,进一步选择合适煅烧温度,得到亚微米级超细Ce0.8Sm0.2O1.9粉末.     

Sr2.7Eu0.2P2-x VxO8(0≤x≤2)的光致发光性质

用溶胶-凝胶方法制备Sr2.7 Eu0.2 P2-x Vx O8(0≤x≤2)样品.采用X射线衍射(XRD)和光致发光谱(PL)来表征样品的晶体结构和发光性能.XRD结果表明:随着x的增大,晶体结构由Sr3 P2 O8相过渡到Sr3 V2 O8相.PL光谱结果表明:适量的P5+掺杂使得Sr2.7 Eu0.2 P2-x Vx O8的发光增强,激发VO43-比直接激发Eu3+更有利于Sr2.7 Eu0.2 P2-x Vx O8的发光.     

Sm2O3对Ba0.5Sr0.5Co0.75Fe0.25O3-δ体系电子结构及氧空位影响的理论研究

采用第一性原理对掺杂Sm2O3的Ba0.5Sr0.5Co0.75Fe0.25O3-δ体系的电子结构和空位形成能进行了研究。研究结果表明,Co和Sm的态密度在费米能级附近有较大的态,而Fe则很小,这使得Co和Sm离子易于变价,而Fe离子的化合价则基本保持不变。空位形成能随空位数的增多而增大,Sm的掺杂有利于氧空位的形成,且CoVFe比CoVCo型氧空位形成能稍大,这些源于体系的电子结构和局域几何结构。     

镨改性铈锆氧化物固溶体的制备与表征

采用溶胶-凝胶法制备了不同比例的Pr掺杂铈锆氧化物固溶体Ce0.6Zr0.4-xPrxO2-y(x=0.05, 0.10, 0.15).X射线衍射证实形成的固溶体为萤石型立方相结构;BET比表面积分析表明,随着Pr的掺杂量由x=0.05递增到x=0.15,在650℃焙烧的样品其比表面积由66.5m2·g-1增加到79.9m2·g-1,而未掺杂样品Ce0.6Zr0.4O2的比表面积为65.1 m2·g-1;粒度分布及透射电镜分析发现,制备的固溶体在水相中存在着团聚现象.应用在含有Pt, Rh和Pd的三效催化剂的制备.催化活性测试表明,在铈锆氧化物储氧材料中掺杂少量Pr,可降低三效催化剂对CO、C3H6和NO的起燃温度.不论是在富燃区还是在贫燃区,所有掺杂Pr的三效催化剂对各气体的催化转化率均高于未掺杂Pr的三效催化剂.     

CeO2对Fe2O3压团焙烧行为及强度的影响

在 Fe2 O3试剂中添加CeO2制成压团试样，对其进行预热及焙烧，利用 X射线衍射、DSC和 SEM相结合的方法，研究CeO2含量对试样抗压强度的影响机理。结果表明，在975℃预热压团中形成了Ce-Fe-O 固溶体，使Fe2 O3晶粒间的连接增强，预热压团强度增大；在1250℃焙烧压团中Ce-Fe-O 固溶体发生了脱溶和分解，析出的高熔点氧化物CeO2存在于 Fe2 O3晶粒间，阻碍了 Fe2 O3晶粒之间的连晶生长，使焙烧压团的强度随 CeO2含量增多而降低。     

La、Ce掺杂对水热法合成镍锌铁氧体的影响

采用水热合成法制备镍锌铁氧体粉体,以稀土元素La、Ce进行掺杂,利用SEM和XRD 等手段对样品进行表征.结果表明,La3+、Ce3+掺杂后,La3+、Ce3+离子掺杂进入镍锌铁氧体晶格后,会产生一定的晶格畸变,造成晶粒常数的增大,但对晶体的形貌影响不大.除存在少量大颗粒,立方尖晶石相Ni0.35Zn0.65Fe1.9...     

Ca~(2+)掺杂对γ-Ce_2S_3红色色料的结构及性能的影响

以CeO_2为铈源, CaCO_3为离子掺杂源, CS_2为硫源,采用气-固相反应法,在硫化制度900℃硫化150 min时制得Ca~(2+)离子掺杂的γ-Ce_2S_3红色色料。系统研究了不同的Ca, Ce摩尔比(n_(Ca)/n_(Ce)=0～0.5)对γ-Ce_2S_3的物相组成、晶体结构、呈色性能及温度稳定性的影响。研究结果表明:当未掺入Ca~(2+)时,所得样品为纯α相,当n_(Ca)/n_(Ce)=0.1时,为α相与γ相共存;而当n_(Ca)/n_(Ce)=0.2～0.5时,α相已完全转变为γ相,并产生少量的CaS,且随着掺杂量的增大,γ-Ce_2S_3的晶胞参数逐渐减小,产生的CaS含量则略有增加,说明部分Ca~(2+)成功进入晶格并形成固溶体,另有少量Ca~(2+)则与S~(2-)结合形成CaS;随着n_(Ca)/n_(Ce)增加,所合成样品的色调逐渐由暗红色向红色再向橙红色转变,且当n_(Ca)/n_(Ce)=0.4时,样品的红度值a~*达到最高(L~*=31.75,a~*=24.50,b~*=16.01)。将该组分色料在空气气氛中490℃保温10 min后仍以γ相稳定存在,表明通过Ca~(2+)离子的掺杂,填补γ-Ce_2S_3晶格空位并形成固溶体,有利于稳定其晶格,从而使γ-Ce_2S_3的温度稳定性由350℃提升至490℃。