粉体合成方法对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的影响

为了深入研究粉体合成方法对CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷介电松弛机理以及缺陷结构的影响,对比了固相反应法和溶胶凝胶法合成CCTO陶瓷的介电性能,并且在此基础上引入了CCTO陶瓷的缺陷结构分析。采用固相反应法和溶胶凝胶法合成了CCTO粉体,在1 080℃下烧结4h制备了CCTO陶瓷样品。溶胶凝胶法合成陶瓷的平均晶粒尺寸是固相法合成陶瓷试样的5倍。J-E特性和介电性能分析表明,溶胶凝胶法合成陶瓷的击穿场强(170V/cm)远小于固相法合成陶瓷(4 980V/cm),且前者的介电损耗和介电常数均达到后者的20倍左右。结合介电损耗因子的曲线拟合结果和阻抗谱分析得到,溶胶凝胶法合成陶瓷的晶界电阻为0.272 MΩ,是固相法(1.03MΩ)的1/3,松弛峰强度是固相法的15倍;两种陶瓷样品的本征松弛峰活化能和晶粒活化能均接近,说明粉体合成方法能够影响CCTO陶瓷的晶界电阻和松弛峰强度,进而影响其宏观电性能,但是对陶瓷的本征松弛机理没有影响。     

Y2O3-Al反应合成YAG相变分析

针对高纯Y2O3和Al粉体之间发生的相变和Y2O3-Al粉体固相反应法制备的YAG粉体进行了研究。Y2O3-Al粉体在摩尔比3∶10和转速200 r/min条件下球磨12 h,在1 200℃空气中煅烧2 h生成YAG粉体。采用DTA-TG表征混合的Y2O3-Al粉体热物性,并采用XRD、SEM表征混合的Y2O3-Al粉体、YAG粉体特性。实验表明：Y2O3-Al粉体在569℃时,Al粉氧化显著,Al氧化物继续与Y2O3粉反应;600℃煅烧后出现YAM相,800℃煅烧后显现YAP相,1 200℃煅烧生成YAG粉体;混合的Y2O3-Al粉体和煅烧的YAG粉体粒径均为亚微米级,粉体存在软团聚。     

La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ的甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备和表征

分别采用固相反应法、甘氨酸一硝酸盐燃烧法合成了具有钙钛矿结构的中温固体电解质La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）。用XRD、直流四电极和扫描电镜分析了电解质的晶体结构、电化学性能和显微结构。扫描电镜分析表明：用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备LSGM成相温度低,1400℃烧结2h即可获得单相的LSGM。SEM表明烧结体具有良好的微观结构。用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备的LSGM在850℃时的电导率为0.1 S·cm-1,高于固相反应法制备的样品的电导率。与固相反应法制备LSGM相比,用甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成LSGM有利于降低烧结温度,提高纯度,改善电解质的性能。     

铜基载氧体制备参数对释氧和吸氧性能的影响

在STA409PC热重分析仪上,以机械混合法和溶胶凝胶法制备的铜基载氧体为研究对象,研究了惰性载体种类、惰性载体添加比例、不同煅烧温度及煅烧时间等制备参数对铜基载氧体释氧和吸氧性能的影响.实验结果表明:三种类型载氧体释氧性能强弱顺序为Cu/Zr>Cu/Ti>Cu/Si,吸氧性能相差不大;随惰性载体添加比例的增加,载氧体的释氧和吸氧性能增强;随煅烧温度的升高,载氧体的释氧性能降低,而吸氧性能变化不大;煅烧时间的改变对载氧体的释氧-吸氧性能没有明显的影响;不同制备方法制备的载氧体,Cu/Zr和Cu/Si溶胶凝胶法好于机械混合法,Cu/Ti机械混合法好于溶胶凝胶法.     

Ba1.03Ce0.8Gd0.2O3-α固体电解质的合成及其燃料电池性能

分别用高温固相反应法及溶胶一凝胶法合成了Ba1．03Ce0．8Gd0．2O3-α固体电解质，测定了两种方法合成样品的结构和600℃～1000℃时的氢-空气燃料电池性能．结果表明，两种方法合成的样品均为钙钛矿型斜方晶结构，用溶胶一凝胶法合成的粉体的烧结温度为1450℃，比高温固相法的烧结温度（1650℃）降低了200℃，其燃料电池具有更好的性能．     

新型固体电解质Ce5.9Ga0.1MoO15-δ的溶胶-凝胶制备及其导电性能

采用溶胶-凝胶法和固相法制备了Ce5.9Ga0.1MoO15-δ.通过差热-热重分析、X射线粉末衍射、X射线光电子能谱和交流阻抗谱等手段对其进行结构表征和导电性能测试.结果表明:Ga的掺杂可增加氧离子空位浓度,改善母体的电导率;测试温度为800℃时溶胶-凝胶法合成Ce5.9Ga0.1MoO15-δ的电导率为6.5×10-3S/cm,高于固相法制备材料的电导率(1.8×10-3S/cm).     

二次煅烧制备铕掺杂钇铝石榴石粉体及其荧光性能

采用溶胶-凝胶法制备Eu~(3+)掺杂Y_3Al_5O_(12)的红色荧光粉,以不同的温度煅烧发现,在700℃煅烧的样品为非晶,已开始出现荧光性能,到1000℃时出现Y_3Al_5O_(12)纯相,随着煅烧温度的升高,样品的结晶度变好,晶粒长大,荧光强度增强,但温度达到1300℃时,样品的荧光强度稍有下降.对1000℃煅烧所得的样品进行低温二次煅烧处理表明,处理后的样品的物相和形貌无明显变化,但晶粒排列更有序,Eu~(3+)更均匀的置换Y~(3+)格点位置,同时也减少了表面缺陷,使荧光性能有明显增强.     

水硬性矿物磷铝酸钙晶体的形成过程研究

采用溶胶-凝胶法及固相反应法合成水硬性矿物三元磷铝酸钙晶体(CAP),不同温度与保温时间制得样品分别采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、能量色散X射线谱进行分析,研究煅烧条件对CAP晶体形成的影响,对CAP在最佳煅烧温度时的形成动力学进行初步研究。结果表明,当煅烧温度为1 590℃,保温时间超过0.5 h时,CAP可以大量合成,所得矿物样品中的CAP结晶度高,晶粒尺寸较大,形貌较为完整;形成动力学方程显示,煅烧温度为1 590℃时CAP形成受混合控制,其描述方程为经验方程,同时Glinstling方程(球形模型)也可对其进行描述。     

煅烧条件对BaTiO3纳米粉体结构的影响

将溶胶-凝胶法制备的钛酸钡纳米粉体在不同的条件下煅烧，然后对粉体进行激光粒度分布、红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（X-ray）、扫描电镜（SEM）等表征。实验结果表明：溶胶-凝胶法制备的样品在800℃左右的温度下煅烧2h，并在空气中冷却，可得到粒径分布窄、颗粒均匀、纯度高的钛酸钡纳米粉体。     

YPO4:Gd,Eu荧光粉的制备和发光性能研究

针对高温固相法的不足,采用高温固相法经两次煅烧合成了Eu3+激发Gd3+敏化的YPO4∶Gd,Eu荧光粉,一次煅烧和二次煅烧温度、时间分别为800℃,6 h和600℃,6 h时发光效果较好。采用XRD、SEM、荧光分光光度计对荧光粉的相结构、晶粒形貌、光致发光性能等进行了表征。结果表明,在800℃保温6 h获得的化合物XRD结果与标准卡片物质一致,但颗粒尺寸分布宽、形貌杂乱。经研磨后在600℃二次煅烧6 h,晶粒表面变得平整光滑,形貌呈现较规则的多面体结构。荧光分光光度计结果发现二次煅烧及掺杂敏化剂Gd都能明显提高材料的发光强度。     

新型电解质材料La1.94Sr0.06Mo2O9-δ的制备与性能

氧离子导体La2Mo2O9在580℃左右存在低温α相向高温β相的结构相变,这是影响其成为固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质材料的关键因素.采用以EDTA为主要络合剂的溶胶-凝胶法合成电解质材料La1.94Sr0.06Mo2O9-δ粉体,利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)分别观察样品的微观结构和表面形貌,用热膨胀仪分析样品的热学性质,通过电导率的测量分析样品电学性质,并和传统固相法制得的同掺杂量的样品进行比较,结果表明溶胶-凝胶法制得的样品在600℃烧结8 h便可形成高电导率的高温立方相,成相温度有所降低,并且可以稳定到室温;同时晶粒尺寸明显减小,平均晶粒尺寸在500 nm左右,低温电导率有了很大的提高,550℃时σ=0.006 S/cm,中温800℃时σ=0.12 S/cm.既有效地抑制La2Mo2O9的结构相变,又提高该氧离子导体的中低温离子电导率,可以降低电池的操作温度.     

不同方法制备的Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)性能对比

分别采用沉淀法、凝胶辅助的固相反应法和甘氨酸-硝酸盐法制备了钐掺杂的氧化铈材料,结果表明,用后两种方法制备的粉体能够满足固体电解质的要求,其中,凝胶辅助的固相反应法制备的粉体粒度约为20~100nm,甘氨酸-硝酸盐法制备的粉体粒度更小,表现为许多超细纳米颗粒的团聚体.二者烧结体的致密度分别可以达到95%和97%,800℃时的电导率分别为0.071S/cm和0.074S/cm.     

La2Mo2O9氧离子导体的合成及XPS研究

采用溶胶-凝胶法制备了La2Mo2O9氧离子导体,并利用XRD、X射线光电子能谱对其制备条件和氧物种进行了分析.研究表明,凝胶前驱体在600℃焙烧可以形成La2Mo2O9晶相.提高焙烧温度,有利于晶粒生长和致密化.XPS分析表明,La2Mo2O9中金属离子均处于其最高价态,只有晶格氧物种存在,没有吸附态的氧物种.高温相中各元素的结合能均较低温相高,可能归结于高温相立方结构中金属和氧的键合程度高于其在低温相的键合程度.     

YVO4:Eu3+的EDTA络合溶胶-凝胶法制备、发光及其在LED中的应用

以稀土硝酸盐和偏钒酸铵,用EDTA络合溶胶-凝胶法合成了红色荧光粉YVO4:Eu3+.热重分析结果表明,反应前驱体在650 ℃左右分解完全;X-射线衍射结果表明,前驱体在650 ℃下焙烧可得到纯相YVO4:Eu3+;扫描电镜结果显示,产物的形貌为类八面体,EDTA络合溶胶-凝胶法制备的样品粒径小于高温固相法;光致发光结果表明,利用EDTA络合溶胶-凝胶法在650～950 ℃范围内均可制备发光性能良好的荧光粉.将荧光粉封装在InGaN近紫外芯片上制作了LED器件,测定了器件的电致发光光谱、色坐标等参数.     

(Y,Gd)BO_3∶Eu荧光粉的溶胶-凝胶法合成及其发光性能

用溶胶-凝胶法合成等离子显示器(PDP)用红色荧光粉(Y,Gd)BO3∶Eu,研究其在真空紫外光激发下的发光特性.研究结果表明,用溶胶-凝胶法在800 ℃下即能合成类球形形貌,粒度小,结晶性能好的(Y,Gd)BO3∶Eu荧光粉,合成温度比传统高温固相法低400 ℃.该方法合成的(Y,Gd)BO3∶Eu荧光粉在147 nm激发下,发光强度比固相法提高10%,且在626 nm处(Eu3+离子的电偶极跃迁5D0→7F2)的纯红色发射峰强度显著提高,因此用溶胶-凝胶法制备 (Y,Gd)BO3∶Eu可以有效的提高荧光粉的发光效率和色纯度.     

尖晶石型Li4Ti5O12的合成及其性能

采用高温固相法、溶胶-凝胶法和热聚合法制备锂离子电池负极材料Li₄Ti₅O_12.通过X-射线衍射、扫描电镜显微镜、电化学阻抗和恒流充放电表征产物的结构、形貌及电化学性能.3种方法制备的Li₄Ti₅O₁₂均为尖晶石结构,用高温固相法所得的粉体颗粒较大,而用溶胶-凝胶法所得粉体颗粒最小,其平均粒度在200~350 nm范围内,表现出较好的电化学性能;溶胶-凝胶法制备的样品粉末在0.2 C倍率下首次放电容量为174.5 mAh/g,经过25次循环后容量衰减仅5.7%.     

Ce0.8Pr0.2-x Smx O2-δ(x=0.02,0.05,0.10)固溶体的合成及性质

采用溶胶-凝胶法制备固体电解质Ce0.8Pr0.2-xSmxO2-δ(x=0.02,0.05,0.10).XRD结果表明:800℃煅烧后的全部样品皆为单一的立方萤石型结构,平均晶粒尺寸为19～28 nm;Raman光谱结果表明:立方萤石结构的Ce0.8 Pr0.2-x Smx O2-δ 固溶体中存在氧空位,在Ce0.8 Pr0.2-x Smx O2-δ 中掺入钐可提高氧空位浓度;阻抗谱测试表明:稀土双掺杂Ce0.8 Pr0.15 Sm0.05 O2-δ 的电导率高于单一稀土掺杂Ce0.83 Sm0.17 O2-δ 的电导率,且Ce0.8 Pr0.15 Sm0.05 O2-δ的电导率最大,σ600℃为1.2×10-2 S/cm,这归因于样品Ce0.8Pr0.15Sm0.05O2-δ 中较高的氧空位浓度和小极化子的跃迁.     

(La_(0.97)Yb_(0.03))_2Mo_2O_9的制备及电性能

采用XRD,SEM、氧浓差电池、电化学工作站等方法对高温固相反应法合成的(La0.97Yb0.03)2Mo2O9固体电解质材料的电性能进行了研究.结果表明,在600～ 800℃下,制得的样品氧浓差电池电动势的实测值与理论值吻合得很好,氧浓差电池放电性能证实了样品在该温度范围内为一纯氧离子导体.在测定温度范围内,不同气氛下的电导率随温度升高基本呈线性增大,湿润空气中表现出较高的电导率,800℃时达到最大值0.022 S·cm-1.     

具有氧空位的TiO_2纳米结构光催化固氮性能研究

采用溶胶凝胶法制备了小尺寸的高比表面积TiO_2纳米结构,并通过固相热还原工艺实现了氧空位的引入.通过X射线衍射(XRD)、固体紫外漫反射(DRS)和透射电子显微镜(TEM)对所得样品进行了表征,XRD结果证明了采用溶胶凝胶法制备的样品和还原后实现氧空位引入的样品均为锐钛矿纯相,TEM显示样品为小尺寸球状结构,固体紫外漫反射(DRS)结果证实了氧缺陷的存在,通过光催化N_2固定效率评价了光催化剂的光催化性能,结果表明固相热还原后实现氧空位引入的TiO_2纳米结构光催化还原N_2制氨效果得到显著提高.     

La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ的柠檬酸盐法制备及其电性能

采用柠檬酸盐法合成了La06Sr0.4Co0.2Fe08O3-δ(LSCF6428)粉体材料.经XRD分析凝胶在1 100℃煅烧时,转变为正交钙钛矿结构的纯相产物,与固相反应法采用1 250℃的烧结温度相比,柠檬酸盐法能有效降低粉体的烧结温度.实验结果表明,在500～700℃中温范围内,LSCF6428样品在空气气氛中的电导率均超过了100S·cm-1,且随温度的升高,样品的电导率在500℃附近出现极值,达到100S·cm-1.其导电机理可以用p型小极化子绝热空隙理论来解释.