水热法制备Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管及其铁电性能研究

为探究Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的微结构和铁电性能,采用阳极氧化法生成TiO_2纳米管,并以TiO_2纳米管为模板采用水热合成法制备Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管,利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射仪(XRD)和铁电分析仪对不同硝酸镧浓度和水热反应温度下所得Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管状阵列的微观结构和铁电性能进行测试分析.结果表明:增大硝酸镧浓度和提高水热反应温度均有利于TiO_2纳米管向Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的转变,并提高其结晶度,在240℃水热温度下制备所得Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的表面形貌最好.铁电分析仪测得Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的P-E曲线具有良好的滞后性,表明样品具有优良的铁电性能,说明增加硝酸镧的浓度和升高水热温度均有助于提高Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec),水热温度为240℃、硝酸镧浓度为0.01 mol/L条件下制备所得Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的剩余极化强度Pr达到1.32 C/cm2,矫顽场Ec可达3.37 k V/cm.     

PTC热敏陶瓷的半导化研究

BaTiO_3陶瓷是铁电体材料,必须在其中加入某些微量的半导化元素,才能形成半导体,所以半导化剂的引入是至关重要的。PTC热敏陶瓷的电阻率对半导体剂的引入量非常敏感,只存在一个非常窄的范围,而对不同的原料其引入量的范围也有较大差异。因此,自PTC材料出现以来,人们就对半导化剂的种类及引入量进行了大量和深入的研究工作,力求寻找一个合理的配方及工艺。目前,用得最多的是Nb_2O_5和Y_2O_3,BaTiO_3的室温电阻率与半导化剂的含量之间的关系呈“U”形变化。作者用北京红星化工厂生产的BaCO_3(分析纯)和上海钛白粉厂生产的TiO_2(化学纯),用固相反应法在1350℃烧制出的PTC半导瓷其室温电阻率随Nb_2O_5含量的变化却出现了异常,即在不掺任何半导化剂时,BaTiO_3也会半导化,而烧结温度比传统烧结温度低200℃,仍能使样品半导化,这就提出这样一个问题,是什么元素能使BaTiO_3在较低温度下形成半导体?而半导化的机理是什么?作者重复做了3次实验,结果都一样,由实验事实可得出这样的结论:在大幅度降低烧结温度条件下极能得以半导化的决不是Nb,Y等常用的稀土元素,必然在原料中存在有其它某种元素所导致这一结果。根据半导体陶瓷理论,没有半导化元素的存在,陶瓷是绝对形成不了半导体的。这种元素存在于TiO_2中的可能性最     

(Ba-Ph)TiO_3系半导瓷材料及掺杂锰对其性能的影响

本文分析了(Ba-Pb)TiO_3系半导瓷材料中载流子浓度与铅含量之间的关系,针对这类高含铅的PTC材料中载流子浓度小的特点,重点讨论了掺杂元素锰对其室温电阻率和PTC效应的影响,并且指出,制备高含铅PTC半导瓷材料可以不掺或少掺锰。     

Ba_(1-x)Ce_(2x/3)TiO_3纳米管的制备及其铁电性能

为研究钛酸铈钡(Ba_(1-x)Ce_(2x/3)TiO_3)纳米管的制备及其铁电性能,以阳极氧化法合成所得TiO_2纳米管为模板,采用水热反应法制备Ba_(1-x)Ce_(2x/3)TiO_3纳米管,分析水热反应温度和Ce(NO3)3浓度对Ba_(1-x)Ce_(2x/3)TiO_3纳米管形貌、结构和铁电性能的影响.利用扫描电子显微镜和X线衍射仪对Ba_(1-x)Ce_(2x/3)TiO_3样品的形貌和结构进行表征,利用铁电分析仪对Ba_(1-x)Ce_(2x/3)TiO_3的铁电性能进行测试.实验结果表明:提高Ce(NO_3)_3的浓度和水热反应温度有利于TiO_2纳米管向Ba_(1-x)Ce_(2x/3)TiO_3纳米管的转变,提高Ba_(1-x)Ce_(2x/3)TiO_3样品的结晶度和铁电性能.在Ce(NO_3)_3浓度为0.010 mol/L、水热反应温度为200℃时,Ba_(1-x)Ce_(2x/3)TiO_3纳米管的剩余极化强度P_r达到最大,为0.69μC/cm~2,矫顽场为17.85 kV/cm.     

水热法制备Ba_(1-x)Nd_(2x)/3TiO_3纳米管及其铁电性能

为了研究Ba_(1-x)Nd_(2x/3)TiO_3纳米管的铁电性能,以阳极氧化法制备所得Ti O2纳米管为模板,采用水热法在不同Nd(NO_3)_3浓度和不同水热温度下制备出掺钕BaTiO_3纳米管,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射仪(XRD)和铁电分析仪对样品的表面形貌、微观结构和铁电性能进行分析.实验结果表明:较高的Nd(NO_3)_3掺杂浓度和水热反应温度均有利于TiO_2纳米管向Ba_(1-x)Nd_(2x/3)TiO_3纳米管的转变,从而提高Ba_(1-x)Nd_(2x/3)TiO_3纳米管的结晶度.Nd(NO3)3浓度为0.010 mol/L、水热温度为200℃条件下所得Ba_(1-x)Nd_(2x/3)TiO_3纳米管的表面形貌最好,且其电滞回线具有良好的滞后性,表明样品具有优良的铁电性能,剩余极化强度Pr达到0.82μC/cm2,矫顽场Ec为2.390 k V/cm.     

单分散亚微米球形Ba0.97Gd0.02TiO3粉体及其细晶陶瓷的制备

目的制备Ba_(0.97)Gd_(0.02)TiO_3细晶陶瓷。方法采用常压水相法有效控制了单分散亚微米球形Ba_(0.97)Gd_(0.02)TiO_3粉体的粒径大小和均匀性,并制备得到Ba_(0.97)Gd_(0.02)TiO_3细晶陶瓷。利用XRD、TEM和SEM等表征分析了样品的物相及微观形貌,并研究了Ba_(0.97)Gd_(0.02)TiO_3陶瓷的介电性能。结果Ba_(0.97)Gd_(0.02)TiO_3粉体粒径主要分布在230~300nm范围,粒径大小均一。同时,Ba_(0.97)Gd_(0.02)TiO_3细晶陶瓷的室温介电常数提高到2 983,居里峰展宽,温度稳定性明显改善。结论常压水相法可很好的控制Ba_(0.97)Gd_(0.02)TiO_3粉体的形貌,进而得到细晶陶瓷材料且性能有所改善。     

BaTiO_3半导陶瓷的制备工艺和居里温度移动

从烧结温度和降温速度两方面研究了制备工艺对BaTiO3 半导陶瓷材料特性的影响 ,得到了最佳的烧结工艺条件 ,并研究了Sr,Pb等居里点移动剂对材料性能的影响规律 .     

Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3-Li_2O陶瓷的结构、性能及其在偏置电场下的极化响应

采用柠檬酸盐法制备名义组成为Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3+x%Li_2O(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8)的陶瓷材料,研究在低温烧结条件下Li_2O含量对所制陶瓷材料的结构和介电性能的影响,并分析在偏置电场下所制陶瓷材料的介电响应及其内部极化行为。结果表明,室温下Li_2O固溶进入Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3晶格后,引起钙钛矿结构晶体的(200)晶面衍射峰的偏移和材料铁电-顺电相变温度的降低;处于顺电相的陶瓷材料中存在极性微区(PNRs),其对材料的非线性介电性能产生一定的贡献;添加较低含量的Li_2O(w(Li_2O)≤0.6%),陶瓷材料的PNRs尺寸和极化强度变化不明显,而Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3+0.8%Li_2O的PNRs尺寸和极化强度发生了明显的变化。     

高居里温度Ba_(1-x)Pb_xTiO_3系PTCR陶瓷的研究

利用混合氧化物方法和半导化剂Nb_2O_5含量较高的配方、采用高的烧结温度、短的保温时间、以及快速升温、快速降温的快速烧结技术,能有效地防止铅的挥发及控制晶粒长大,制备出晶粒尺寸为2～5μm、PTCR效应强的Ba_(1-x)Pb_xTiO_3系半导体陶瓷。居里温度T_c=310℃的陶瓷样品,室温电阻率小于10~3Ω·cm,PTCR效应达4·5个数量级。     

用于锂离子电池热安全保护的正温度系数材料

研制了一种新型的正温度系数(PTC)材料取代锂离子电池用导电剂,利用其高温下的金属-绝缘体相变导致的电导率变化对锂离子电池进行高温保护.通过对比,研究了高温下常规锂离子电池和加入PTC材料的锂离子电池的抗高温性能以及PTC材料在电池中的电阻温度变化效应.结果表明,温度高于80 ℃时该PTC材料在电池中的PTC效应非常显著,有效地改善了锂离子电池的热安全性.     

BaTiO3半导陶瓷的制备工艺和居里温度移动

从烧结温度和降温速度两方面研究了制备工艺对ＢａＴｉＯ３半导陶瓷材料特性的影响,得到了最佳的烧结工艺条件,并研究了Ｓｒ,Ｐｂ等居里点移动剂对材料性能的影响规律。     

草酸盐共沉淀工艺制备La_x Zn_x Ba_(1-x)Fe_(12-x)O_(19)铁氧体

采用草酸盐化学共沉淀工艺制备了 La_x Zn_x Ba_(1-x)Fe_(12-x)O_(19)磁铅石型铁氧体,研究了烧结过程的相变与磁性,主要结论如下:1) 当 La 的置换量小于0.8时,基本上可以形成 FeC_2O_4·2H_2O 为基的(La,Ba,Zn,Fe)草酸盐固溶体。2)La_x Zn_x Ba_(1-x)Fe_(12-x)O_(19)相的生成温度随 x 值的增加(x(?)0.8)而升高。3)La_x Zn_x Ba_(1-x)Fe_(12-x)O_(19)的室温比磁化强度随 x 值的增加(x(?)0.8)而增大,居里温度随 x 值的增加而降低。     

钛酸钡系半导体材料

以钛酸钡为主要成分的半导体材料,常含有特定量的硼、锑、钽、稀土元素的一种或若干种。这种材料的电阻率较小,而且当温度超过其居里点后,电阻随温度变化呈明显正相关。为此,常以此制成半导体器件(以下称PTC元件)用作温度传感器和电流控制元件等。 曾有专利提出,如果将钛酸钡系半导体的钡原子部分地换成钙、锶或铅原于,除上述特性仍能保持外,还可改变(提高或降低)它的居里点。另有专利提出,用锰部分地代替钡,则超过居里点后的电阻率能增大。还有专利提出,钛酸     

一种性能优良的PTC自动恒温电烙铁

本文用居里温度T_c=320～350℃,PTCR效应达3.5～4.5个数量级的(Ba_(1-x)Pb_x)TiO_3半导体陶瓷材料作发热体,研制出性能优良的PTC自动恒温电烙铁.该烙铁的功率为8～20W,适应电压范围宽,可用各种交、直流电源供电.具有升温迅速,耗电少和工作寿命长等特点.     

高温PTC加热器失效机制及克服

PTC(Positive Temperature Coefficient)热敏电阻器的失效率随确定的PTC材料的居里点T_c升高而增加。高温PTC加热器的失效机制比较复杂。失效的克服通过减少材料的缺陷,提高PTC的△T(Tρ_(mcx)-Tρ_(min))值,获得最佳传热设计来实现。     

Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)阴极材料制备与性能表征

凝胶浇注法制备了阴极材料Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ),并对Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)材料的性能进行分析。制备的Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)为钙钛矿相,其颗粒粒度小,并且尺寸均匀。将粉末在1000℃下烧结,所得烧结体的孔隙率为29.86%。在500~800℃温度范围内测试,测试温度升高,电导率降低,在500℃时电导率最大为38.2 S/cm。阴极Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)与电解质Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)做成阴极对称单电池,在800℃时测得欧姆阻抗和界面阻抗分别为1.92Ω·cm~(-2)和0.17Ω·cm~(-2),阴极BSCF与电解质SDC的化学相容性好。     

（1-x）Pb（Sc1／2Ta1／2）O3-xPbTiO3陶瓷的结晶特性与介电性能研究

在钽钪酸铅中加入钛酸铅,形成具有复合钙钛矿结构的钽钪酸铅 钛酸铅固溶体(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 xPbTiO3(简称PSTT(x)),可有效提高钽钪酸铅材料体系的居里点、降低其制备温度,从而扩大PST体系的应用范围.用常规氧化物合成电子陶瓷方法制备了钽钪酸铅 钛酸铅弛豫铁电陶瓷,采用XRD,SEM等分析技术,研究了PSTT(x)陶瓷的结晶特性和微观形貌,测试了PSTT(x)陶瓷的介电性能.实验结果表明,利用常规氧化物合成电子陶瓷方法可以合成钙钛矿结构的PSTT(x)陶瓷,其钙钛矿相的含量可达到90%以上,最高达100%.SEM分析表明,PSTT(x)陶瓷的晶粒饱满、晶界清晰.PSTT(x)陶瓷的热滞温度随x的不同,大致在6～12℃之间变化;PSTT(x)陶瓷的居里常数C 为3.7～8.3×106K2.     

(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)03-xPbTi03陶瓷的结晶特性与介电性能研究

在钽钪酸铅中加入钛酸铅,形成具有复合钙钛矿结构的钽钪酸铅-钛酸铅固溶体(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3-xPbTiO3(简称PSTT(x)),可有效提高钽钪酸铅材料体系的居里点、降低其制备温度,从而扩大PST体系的应用范围.用常规氧化物合成电子陶瓷方法制备了钽钪酸铅-钛酸铅弛豫铁电陶瓷,采用XRD,SEM等分析技术,研究了PSTT(x)陶瓷的结晶特性和微观形貌,测试了PSTT(x)陶瓷的介电性能.实验结果表明,利用常规氧化物合成电子陶瓷方法可以合成钙钛矿结构的PSTT(x)陶瓷,其钙钛矿相的含量可达到90%以上,最高达100%.SEM分析表明,PSTT(x)陶瓷的晶粒饱满、晶界清晰.PSTT(x)陶瓷的热滞温度随x的不同,大致在6～12℃之间变化;PSTT(x)陶瓷的居里常数C*为3.7～8.3×106 K2.     

Er3+掺杂0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3压电陶瓷的性能研究

采用传统固相烧结方法制备了Er~(3+)掺杂0.5Ba(Ti_(0.8)Zr_(0.2))O_3-0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3无铅压电陶瓷.考察了不同浓度Er~(3+)离子掺杂对其晶体结构和上转化发光性能的影响.XRD实验结果表明制备出的陶瓷样品均为纯的钙钛矿结构,且形成三方相和四方相的准同型相界.在980 nm波长激发下,陶瓷显现出明显的上转化发光性能,有3个明显的Er~(3+)特征峰,分别位于528,550 nm处绿光发射和661 nm处红光发射;当Er~(3+)掺杂量x=0.015 mol时,上转换发光性能达到最佳.该材料属于一种光-电多功能材料,即既具有上转换发光性能又具有铁电/压电性能.稀土掺杂0.5Ba(Ti_(0.8)Zr_(0.2))O_3-0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3固溶体的发光性能可以通过电场来调控.     

基于TiO_2/Perovskite/P3HT结构的n-i-p型钙钛矿电池的电极界面优化与器件性能

以TiO_2/钙钛矿(PVSK)/P3HT的n-i-p型钙钛矿电池作为研究对象,研究了TiO_2薄膜退火温度对TiO_2薄膜的结晶性、基于此的钙钛矿薄膜的形貌以及光伏器件性能的影响,比较了P3HT的掺杂以及不同批次P3HT材料对钙钛矿太阳能电池器件性能的影响。结果表明:TiO_2薄膜的退火工艺及P3HT的批次对器件性能影响较大。TiO_2薄膜的制备工艺设为退火温度为300℃,退火时间为45min,提高TiO_2的退火温度到500℃,钙钛矿太阳能电池的效率可提高到11.27%.通过优化钙钛矿薄膜厚度为190nm,制备得到光电转换效率为6.77%的钙钛矿薄膜光伏电池。基于低温TiO_2为电子传输层、掺杂P3HT为空穴传输层的器件性能为开路电压VOC=0.98V,短路电流J_(SC)=19.94mA/cm~2,填充因子f_F=0.42,转换效率η(PCE)=8.18%.TiO_2电子传输层和P3HT空穴传输层的系统优化对制备高性能n-i-p结构钙钛矿电池具有重要意义。