多晶样品SrFe_(1-x)Mn_xO_(3-δ)的结构及电输运性质研究

为了探讨钙钛矿型氧化物中Fe、Mn对其结构和电输运性质的影响,以具有不同氧含量的多晶SrFe1-xMnxO3-δ(x=0.00,0.11,0.22,0.33,0.66,0.88)样品为研究对象,通过XRD谱图精修、碘滴定法测定氧含量和用PPMS测低温电阻等分析手段,对此系列样品的结构和电输运性质进行了详细的分析.研究结果表明,组分范围为0≤x≤0.22的样品为氧空位有序的正交结构(空间群为Cmmm),Mn的进一步掺杂使其结构逐渐转变成另一种正交结构(空间群为Pmmm).除高温时的x=0.00样品外,其余样品的电输运都服从变程跳跃(VRH)导电机制,这表明体系为势无序体系,并且随着Mn掺杂量的增加,由Efros-Shklovskii型VRH过渡到Mott型VRH机制.     

Ca_3Co_(3.9)Cu_(0.1)O_9/Bi_2Ca_2Co_2O_y复合材料的热电性能

采用助溶剂法合成Ca_3Co_(3.9)Cu_(0.1)O_9粉体,与Bi_2O_3混合压制、烧结,制备出Ca_3Co_(3.9)Cu_(0.1)O_9/Bi_2Ca_2Co_2O_y复合材料,通过改变Bi_2O_3的加入量,研究其对复合材料热电性能的影响。结果表明:Bi_2O_3的加入能够提高样品的致密度;随着Bi_2O_3加入量的增加,样品的电阻率明显降低,Seebeck系数变化不大,功率因子显著增大;在973 K的温度下,Ca_3Co_(3.9)Cu_(0.1)O_9(Bi_2O_3)0.2样品具有最大功率因子,达到3.27×10-4Wm-1K-2。     

La_(0.67)Sr_(0.33)Mn_(0.7)Fe_(0.3)O_3的制备及其光催化性能研究

采用溶胶—凝胶燃烧法制备了纳米级钙钛矿型复合氧化物La_(0.67)Sr_(0.33)Mn_(0.7)Fe_(0.3)O_3,通过XRD、SEM对样品的物相和形貌进行表征,结果表明所得La_(0.67)Sr_(0.33)Mn_(0.7)Fe_(0.3)O_3样品为钙钛矿结构,直径约为50纳米,长度为1μm.以350 W氙灯做光源,催化降解亚甲基蓝水溶液,反应6 h,降解率达到96%.     

纳米砂磨辅助固相合成LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2及Li_2CO_3加入方式对其结构性能的影响

以Li_2CO_3为锂源,采用纳米砂磨辅助固相合成了纯相LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料,研究了Li_2CO_3加入方式对所得样品结构、形貌以及电化学性能的影响.结果表明,加锂方式基本不影响材料的形貌和尺寸,但对材料的微结构和性能有明显的影响.纳米砂磨一步混合所有原料烧结所得LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2样品的阳离子混排程度比后研磨加碳酸锂烧结所得LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2样品的要低,更利于锂离子的扩散,对应的样品具有更高的放电比容量和库伦效率,但循环性能没有太大的差别.纳米砂磨一步混合所有原料在800℃烧结得到的LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2样品,1C循环首次放电比容量可达170.9 m Ah/g,50次循环后容量保持率为92.6%.     

Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷的制备及其介电性研究

为研究铋层状钙钛矿结构(Aurivillius相)铁电陶瓷居里温度(Tc)及介电性能,采用传统固相反应法在1 100℃烧结5 h制备了不同价态元素K~+、Ba~(2+)、Y~(3+)协同置换A位Sr元素的Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷,利用X射线衍射仪表征不同置换量陶瓷的物相,结果表明制备的陶瓷均为Aurivillius相,无杂相产生。采用精密阻抗分析仪测量了陶瓷在不同频率下的介电温谱,结果表明,所有陶瓷样品均表现出铁电相变,随替换量增多,陶瓷的居里温度T_c由518.2℃降低到514.5℃,T_c处的介电常数极大值由2 350下降到2 000。研究结果表明,表征结构失稳性的容忍因子参数对Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷铁电相变有重要影响。     

Mg_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4/石墨复合物的制备与性能研究

采用水热法制备不同质量比的Mg_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4/石墨复合物,采用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、网络分析仪对该复合物的成分、形貌、磁性能与电磁性能进行表征与分析。结果表明:部分Mg_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4粒子镶嵌在石墨的片层之间,其他则覆盖在石墨表层;Mg_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4/石墨复合物的饱和磁化强度随着石墨含量的增加而降低;Mg_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4/石墨复合物的复介电常数虚部大于Mg_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4的复介电常数虚部;Mg_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4/石墨复合物在15.5~17.0 GHz频率范围,其反射损耗低于-15 d B,反射损耗峰值达到-31 d B。     

钙钛矿结构La_(1-x)Sr_xGa_(1-y)Mg_yO_(3-δ)电解质的制备及性能研究

采用改进固相法制备了钙钛矿结构La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ固体电解质材料,对电解质的制备方法、物相组成、微观形貌及电导率进行了分析研究.借助XRD分析了样品中钙钛矿相的形成过程,用SEM分析了电解质颗粒的表面形貌;采用交流阻抗谱技术研究了实验所获得La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ样品的电导率.XRD分析表明,在1 250℃烧结后,粉体开始形成钙钛矿结构,随着温度的升高,粉体中杂相含量越来越少,经1 450℃烧结后,形成了单一的钙钛矿结构相;SEM分析表明,合成电解质粉体的晶粒相对圆润,晶粒分布较均匀;交流阻抗谱检测表明,烧结样品具有稳定的离子电导性能.     

利用混合Fe源制备M型锶铁氧体

以α-FeOOH和a-Fe_2O_3为混合Fe源,采用氧化物法制备名义成分为SrFe_(12)O_(19)的六角晶系M型锶铁氧体,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和振动样品磁强计等对其结构和磁性能进行研究。结果表明:Fe源对M型SrFe_(12)O_(19)铁氧体的相形成影响不大,但对其饱和磁化强度和矫顽力有很大影响;与采用α-FeOOH作为单一Fe源制备的SrFe_(12)O_(19)样品相比,混合Fe源样品的饱和磁化强度略低,但其矫顽力明显上升。本研究为提高SrFe_(12)O_(19)铁氧体的磁性能提供了新途径。     

Co~(2+)/La~(3+)离子掺杂锶铁氧体对介电性能的影响

通过自蔓延燃烧法成功制备了SrFe_(12)O_(19)、Sr_(0.95)La_(0.05)Fe_(12)O_(19)和Sr_(0.95)La_(0.05)Co_(0.2)Fe_(11.8)O_(19)铁氧体,用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了材料的结构和形貌,矢量网络分析仪测试了材料的介电性能和反射损耗。结果表明:三种铁氧体粒径均在150nm左右,La~(3+)和Co~(2+)离子的掺杂使锶铁氧体结晶度提高。在2.0~20.0GHz频率范围内,SrFe_(12)O_(19)的反射损耗在0.47dB到-0.12dB之间,Sr_(0.95)La_(0.05)Fe_(12)O_(19)的反射损耗在0.17dB到-0.46dB之间,Sr_(0.95)La_(0.05)Fe_(11.8)Co_(0.2)O_(19)的反射损耗在0.39dB到-0.21dB之间。     

球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的制备及其电化学性能

通过共沉淀法合成的球形Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2前驱体与LiOH·H_2O均匀混合,经高温固相反应合成了层状结构球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2。利用扫描电子显微镜(SEM)对不同形成时间的球形前驱体形貌观察,结果表明:Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2前驱体是由无数微小的纳米片由内而外竖向聚集而形成的二次颗粒,其形成经历了由疏松逐渐变致密的过程。经过高温锂化之后,一次结构由纳米层片转变为纳米颗粒,球状二次颗粒形貌未发生明显改变。X-射线衍射(XRD)测试结果表明:与普通溶胶凝胶法的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2样品相比,球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2具有更加完整的层状结构。充放电测试结果表明:球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2具有更高的比容量、更好的循环稳定性、更好的倍率性能。球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2在0.2C(1C=160mA·g~(-1))时的放电容量达到186.2mA·h·g~(-1),0.5C时达到158.9mA·h·g~(-1),1C时达到129.0mA·h·g~(-1),100次循环后仍然可以保留88.9%的容量。     

溶胶凝胶法制备Ca_3Co_4O_9及其性能分析

采用溶胶-凝胶法制备出了不同温度煅烧的Ca_3Co_4O_9热电材料样品,通过XRD、SEM、EDS、TG-DTA、IR以及气孔率的测量对样品进行了表征,结果表明,800℃煅烧为最佳温度,经800℃煅烧900℃烧结的样品的XRD图谱与标准JCPDS图谱保持一致,样品结构致密,气孔小,吸水性小,使得Ca_3Co_4O_9热电材料样品具有较低电阻率,较高塞贝克系数,在1 050K时功率因子达到180μW/(m·K~2)。     

Sn添加对挤压态Mg-3Al-0.5SiO2组织及力学性能的影响

研究了Sn对经过425℃+24 h的固溶处理与180℃+16 h的时效处理以及挤压态的Mg-3Al-0.5SiO_2-xSn(x=0,1,3,5,7,10)复合材料显微组织和力学性能的影响,并探究了Sn对它们的作用机制。结果表明:由于加入纳米SiO_2粉末,使得材料生成了新的高强高硬尖晶石结构相MgAl_2O_4相,随着Sn含量的增加,第二相经历了如下变化:Mg_2Si→Mg_2(Si_x,Sn_(1-x))→Mg_2Sn,Mg-3Al-0.5SiO_2-xSn复合材料的晶粒细化效果显著,在T4,T6样品中Mg-3Al-0.5SiO_2-7Sn的晶粒尺寸最小。在挤压态样品中,Sn含量的增加会使强度与硬度显著提高,但是伸长率则先上升再降低。在挤压态样品中Mg-3Al-0.5SiO_2-5Sn的晶粒尺寸最小且分布均匀,它的综合力学性能也最高。Sn含量对Mg-3Al-0.5SiO_2-xSn复合材料的断裂机制不会产生显著影响。     

Sn~(4+)掺杂对正极材料Li_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2性能的影响

采用共沉淀法合成掺杂的Li_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3-x)Sn_xO_2的正极材料,通过X射线光谱、扫描电镜、充放电测试等技术对Li_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3-x)SnxO_2材料的结构、形貌、电化学性能进行表征。结果表明,采用共沉淀法Sn4+能有效掺杂进正极材料Li_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的体相结构。掺杂量x=0.04时,在2.8~4.2V、0.2C倍率下掺杂的正极材料首次充放电比容量为138.5mA·h/g,30次循环后的容量保持率为96.96%。掺杂Sn4+对Li_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3) Mn_(1/3)O_2正极材料改性后,材料仍保持典型的α-NaFeO_2层状结构,且晶型良好,表明Sn4+掺杂能够有效改善材料的电化学性能。     

SOFC阴极材料La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-8)的制备与表征

提出一种低成本高效率的化学方法,用以制备钙钛矿结构固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料La0.8Sr0.2Co0.5Fe0.5O3-8(LSCF).该方法与传统方法不同,采用非螯合聚合物-聚乙烯醇(PVA,Polvinyl alcohol)作为阳离子的载体,形成含有La3+,Sr2+,Co2+,Fe3+4种金属阳离子和非螯合聚合物的均匀溶胶,干燥生成固体凝胶状前驱体.进行热重(TG)分析和傅立叶红外(FT-IR)分析,在此基础上制定了一系列前驱体凝胶煅烧工艺制度,确定了最佳煅烧温度750℃,获得了钙钛矿型LSCF阴极材料.对LSCF粉末进行了X射线衍射(XRD)相分析,证实了所得粉末材料具有钙钛矿结构.通过扫描电子显微镜(SEM)对粉体进行微观形貌结构观察,证实制得的LSCF粉为纳米级,但存在团聚.采用直流伏安法检测其导电性能,证实以其作为阴极材料,在中温SOFC的工作温度下具有良好的混合导电性能.     

Bi_(12)TiO_(20)添加对BCZT陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O_3(BCZT)-x%Bi12TiO_20(x=0.03、0.05、0.1、0.5)陶瓷.通过XRD、介电温度特性、电滞回线测试手段对所制备陶瓷样品的介电性能进行了分析.研究结果表明:当x=0.05时,介电常数在1kHz下达到5 250,介电损耗值是1.5%;样品的最大极化强度、矫顽电场和剩余极化强度随着Bi12TiO_20含量的增加而逐渐降低.当x=0.5时,样品具有较高的储能密度0.388J·cm-3.     

非化学计量(La_(0.6)Sr_(0.4))_xCo_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)阴极材料的制备与性能

采用溶胶凝胶法制备(La_(0.6)Sr_(0.4))_xCo_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(x=0.95,0.97,1.00,1.03,1.05)系列阴极材料。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和微观形貌进行表征,交流阻抗谱(EIS)测试样品的导电性能。结果表明,样品经750℃烧结3h形成斜方钙钛矿结构,A位非化学计量可明显降低阴极的极化电阻。在700℃时,x=1.05的样品界面极化电阻为0.086 3Ω·cm2,相比x=1.00的样品降低了50%,(La_(0.6)Sr_(0.4))_xCo_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)材料是一种电化学性能较为优良的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。     

Li_3(Mg_(0.95)Co_(0.05))_2SbO_6陶瓷微波介电性能研究

采用传统固相反应法制备Li_3(Mg_(0.95)Co_(0.05))_2SbO_6微波介质陶瓷。研究部分Co~(2+)离子取代Mg~(2+)离子对Li_3(Mg_(0.95)Co_(0.05))2SbO_6陶瓷烧结特性、物相组成、显微组织和微波介电性能的影响。采用XRD、SEM及矢量网络分析仪对材料晶体结构、显微组织和微波介电性能进行表征。XRD结果表明样品主相为岩盐结构Li_3(Mg_(0.95)Co_(0.05))_2SbO_6相。实验结果表明,随着烧结温度升高,样品密度和εr值逐渐增加,Q×f值先增大后减小,τf值在-11.3~-8.1ppm/℃范围内波动。部分Co~(2+)离子取代Mg~(2+)离子能有效改善Li_3Mg_2SbO_6基陶瓷烧结特性和微波介电性能。1 175℃、5h烧结Li_3(Mg_(0.95)Co_(0.05))_2SbO_6陶瓷具有最佳微波介电性能,且对应参数分别为ε_r=9.2、Q×f=49 804GHz、τ_f=-11.3ppm/℃。     

钙钛矿型La_(0.67)Sr_(0.33)Mn_(1-x)Fe_xO_3的室温磁热效应和磁致伸缩效应

采用溶胶-凝胶工艺制备了La0.67Sr0.33Mn1-xFexO3多晶样品,并研究了其晶体结构、磁热效应及室温下的磁致伸缩效应.其X射线衍射谱表明,所有样品均为钙钛矿结构单相,分析表明,随Fe含量的增加,材料的铁磁居里温度(TC)下降,磁致伸缩系数先增加后降低.     

多晶La_(0.49)Sr_(0.51)(Mn_(1-x)Nb_x)O_3的电输运特性研究

测量了B位掺杂的钙钛矿结构锰氧化物La0 49Sr0 51(Mn1-xNbx)O3(x=0,0 05,0 15和0 25)的电阻率和磁化强度的温度特性.实验结果表明,当Nb5 部分替代B位的Mn4 离子时,电阻率-温度特性由原来单一的半导体型转变成了高温时的半导体(绝缘体)型和低温时的类金属型.随Nb掺杂量增大,电阻率迅速升高3～5个数量级,半导体(绝缘体)-类金属转变温度降低.在掺杂Nb的样品中,只观察到顺磁-铁磁转变,而未观察到铁磁-反铁磁转变.上述实验结果的一种可能解释是掺杂改变了磁有序时电子自旋的排列和空间取向,从而改变载流子被自旋热涨落的散射作用和载流子转移的随机性.     

La_(0.65)Sr_(0.35-x)Na_xMnO_3的磁卡效应

采用溶胶-凝胶技术制备了钙钛矿型稀土锰氧化物La0.65Sr0.35-xNaxMnO3(x=0.05,0.10,0.15),利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对样品的结构、居里温度和磁卡效应进行了研究。结果表明,随着Na含量的增加,晶胞体积减小,居里温度提高,当x=0.15时,La0.65Sr0.35-xNaxMnO3的最大磁熵变达到了1.66 J/(kg.K)。