不同离子掺杂对层状钙钛矿氧化物La_(1.3)Sr_(1.7)Mn_2O_7的影响

采用固相法制备了La_(1.3-x)R_xSr_(1.7)Mn_2O_7(R=Eu,Gd,Dy;x=0,0.1)系列样品,研究Ln位离子及离子半径对钙钛矿氧化物物性的影响.结果表明:由于Eu、Gd、Dy的半径依次减小,所以La_(1.2)Eu_(0.1)Sr_(1.7)Mn_2O_7、La_(1.2)Gd_(0.1)Sr_(1.7)Mn_2O_7和La_(1.2)Dy_(0.1)Sr_(1.7)Mn_2O_7的晶格失配度依次增大,导致3个样品的磁性、磁转变温度、MI转变温度依次减小乃至消失,电阻率随之增加.其结果归结于畸变引起强的电-声相互作用,导致双交换作用减弱,使样品的物性发生改变.     

Ba和Y掺杂对Ca_3Co_4O_9热电性能的影响

采用固态反应法制备了Ca_(3-x)Ba_xCo_4O_9(0.00≤x≤0.20)和Ca_(3-y)Y_yCo_4O_9(0.00≤y≤0.20)热电材料.X射线衍射(XRD)分析结果表明,对于Ba掺杂和Y掺杂,在掺杂范围内,样品为单一的Ca_3Co_4O_9相.在室温至1000K的范围内样品的电阻率和Seebeck系数测量结果显示,用Ba~(2+)替代Ca~(2+)时,随着x的增加,电阻率逐渐减小、Seebeck系数几乎不变;用Y3+替代Ca2+时,Seebeck系数随着y的增加逐渐增大、而电阻率在x等于0.025时最小.当T=1000K时,样品Ca_(2.95_Ba_(0.05)Co_4O_9和Ca_(2.97)5Y_(0.025)Co_4O_9的功率因子与Ca_3Co_4O_9相比都明显提高.     

K掺杂Ca3Co4O9的微波合成和热电性能研究

以K_2CO_3,CaCO_3和Co_2O_3为原料,利用微波方法合成了系列样品Ca_(3-x)K_xCo_4O_9(x≤0.30).随着K掺杂量的增加,晶格单斜应力在0≤x0.10范围增加较快,而在0.10≤x≤0.30范围内变化不大.样品中空位型缺陷浓度随x先增加后减小,在x=0.10时,达到最大值.K掺杂样品的电导率随x增加而逐渐增加,Seebeck系数随x变化不大.样品的热导率在x=0.10时达到最低,其热电优值ZT也明显高于其他样品.在晶格应力、空位缺陷以及晶界三者的协同作用下,当T=873 K时,Ca_(2.90)K_(0.10)Co_4O_9的ZT可达到0.20.这一结果比溶胶凝胶法制备的样品ZT高约43%.     

Gd掺杂层状钙钛矿La_(1.3)Sr_(1.7)Mn_2O_7的磁性和输运性质研究

用固相反应法制备了La1.3-xGdxSr1.7Mn2O7(x=0,0.05,0.1,0.2)多晶样品,研究该样品的电磁特性.研究结果表明:随着Gd的掺入,样品铁磁性减弱导致磁化强度、二维磁转变温度和三维磁转变温度都随之降低,在低温下有自旋玻璃态出现;样品的金属-绝缘体转变温度降低,电阻率增大.可见由于Gd掺杂导致晶格失配,减弱了双交换作用.对La1.3-xGdxSr1.7Mn2O7(x=0,0.2)多晶样品高温部分的ρ-T曲线拟合发现,样品在高温部分的导电方式符合小极化子模型.     

MnBi1-xCrx(x=0.04,0.08,0.12,0.16)合金的晶体结构与磁性能

本研究采用真空电弧熔炼法制备了MnBi_(1-x)Cr_x(x=0.04,0.08,0.12,0.16)系列合金,利用X射线衍射仪(XRD)、Rietveld全谱拟合和振动样品磁强计(VSM)研究和测定MnBi_(1-x)Cr_x系列合金样品的晶体结构和磁性能。结果发现,退火后的样品主相是低温相(LTP)MnBi(空间群:P6_3/mmc(194))。Rietveld全谱拟合分析确定每个样品中各相的含量并解析出主相MnBi_(1-x)Cr_x的晶体结构。M(M=Bi,Cr)原子之间的原子间距d_(M-M)随着掺杂量增大而增大。M原子与Mn原子的间距d_(M-Mn)随着掺杂量增大而减小。在400K时趋于饱和,且在掺杂量小于x=0.12时,饱和磁化强度随着掺杂量的增加而增大,在掺杂量大于x=0.12时,饱和磁化强度已经达到饱和,为20.55emμ/g,且不随掺杂含量的变化而变化。随着Cr含量的增加,矫顽力亦逐渐增加,并且在掺杂量为x=0.12时达到最大值。随着测试温度的上升,合金矫顽力均呈上升趋势。MnBi_(1-x)Cr_x(x=0.04,0.08,0.12,0.16)的德拜温度分别为378.46K,369.52K,354.62K和351.64K。     

La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3/LaMnO_3复合体系中颗粒间界对电磁输运行为的影响

将奈尔温度为145 K的反铁磁性绝缘体LaMnO_3作为第二相复合到La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3颗粒间界处,研究反铁磁性绝缘体对复合体系的电磁输运性质的影响.在(1-x)La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3/xLaMnO_3复合体系中,随着x增加,样品的金属-绝缘体转变温度Tp降低,峰值电阻增加.电输运行为表明:随着反铁磁性第二相LaMnO_3的引入,电子-声子散射以及电子-磁振子散射对输运行为的影响变大.在低磁场0.3 T下,相对于纯La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3,复合样品在金属-绝缘体转变温区附近的磁电阻大大增强;在高场3 T下,所有样品都存在着磁电阻平台现象,且复合样品的磁电阻值在低温区域都明显大于纯La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3的磁电阻值.     

La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(0.98-x)Fe_xCo_(0.02)O_3微波吸收特性研究

用溶胶-凝胶法制备La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(0.98-x)Fe_xCo_(0.02)O_3(x=0.08、0.10、0.12、0.14)晶粉,用场发射扫描电子显微镜和XRD表征其微观形貌和晶体结构,用微波网络矢量分析仪测量样品在2~18 GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率,根据测量数据计算微波反射率与频率的关系曲线.研究结果表明:900℃煅烧3 h的La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(0.98-x)Fe_xCo_(0.02)O_3粉晶平均粒径约100 nm,晶体结构为钙钛矿型;在测试范围内,样品都有一个吸收峰,峰高及频率位置随x不同而异;厚度2 mm,x=0.08、0.10、0.14,大于10dB的吸收带宽达到4 GHz以上,样品既有介电损耗又有磁损耗,但介电损耗要大于磁损耗.     

Mn_(50)Ni_(32–x)Cu_xCo_8Ti_(10)合金条带马氏体相变和磁热效应

本文主要研究了Cu取代和退火等因素对全过渡族Mn_(50)Ni_(32–x)Cu_xCo_8Ti_(10)(x=1, 2)合金条带马氏体相变行为和磁热性能的影响.研究发现, Cu取代后,合金马氏体相变温度往低温方向移动,且对Cu含量非常敏感;同时奥氏体铁磁性增强,导致相变前后磁化强度突变增大;发生明显的磁场驱动变磁性马氏体相变;磁熵变随着Cu含量的增加而逐渐增大,尤其是有效制冷能力相对于Cu取代前样品成倍增大.本文以x=1样品研究了退火对马氏体相变的影响,退火后,合金马氏体相变变得缓慢,奥氏体铁磁性减弱,相变前后磁化强度突变减小,磁场驱动变磁性变弱,由此导致磁熵变大幅度减小,但由于制冷温区成倍增大,致使有效制冷能力几乎不减小.本文从过渡元素取代导致3d电子之间相互作用的改变和退火导致γ相的析出分别讨论了Cu取代和退火影响合金马氏体相变的物理机制.     

Evaluation of Ca3(Co,M)2O6 (M=Co, Fe, Mn, Ni) as new cathode materials for solid-oxide fuel cells

Series compounds Ca_3(Co_(0.9)M_(0.1))_2O_6(M = Co,Fe,Mn,Ni) with hexagonal crystal structure were prepared by sol-gel route as the cathode materials for solid oxide fuel cells(SOFCs).Effects of the varied atomic compositions on the structure,electrical conductivity,thermal expansion and electrochemical performance were systematically evaluated.Experimental results showed that the lattice parameters of Ca_3(Co_(0.9)Fe_(0.1))_2O_6and Ca_3(Co_(0.9)Mn_(0.1))_2O_6 were both expanded to certain degree.Electron-doping and hole-doping effects were expected in Ca_3(Co_(0.9)Mn_(0.1))_2O_6and Ca_3(Co_(0.9)Ni_(0.1))_2O_6 respectively according to the chemical states of constituent elements and thermal-activated behavior of electrical conductivity.Thermal expansion coefficients(TEC) of Ca_3(Co_(0.9)M_(0.1))_2O_6 were measured to be distributed around 16×10~(-6)K~(-1) and compositional elements of Fe,Mn,and Ni were especially beneficial for alleviation of the thermal expansion problem of cathode materials.By using Ca_3(Co_(0.9)M_(0.1))_2O_6 as the cathodes operated at 800 ℃,the interfacial area-specific resistance varied in the order of M = Co M = Fe M = Ni M = Mn,and the over-potential increased in the order of M = Fe ≈ M = Co M = Mn M = Ni.Among all of these compounds,Ca_3(Co_(0.9)Fe_(0.1))_2O_6 showed the best electrochemical performance and the power density as high as ca.500 mW cm~(-2) at800 ℃ achieved in the single cell with La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.83)Mg_(0.17)O_(2.815) as electrolyte and Ni-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9) as anode.Ca_3(Co_(0.9)M_(0.1))_2O_6(M = Co,Fe,Mn,Ni) can be used as the cost-effective cathode materials for SOFCs.     

Ca和Ba掺杂对La4/3Sr5/3Mn2O7的磁电阻效应的影响

用溶胶-凝胶法制备了双层钙钛矿锰氧化物La4/3(Sr1-xAx)5/3Mn2O7 (A是Ca或者Ba,x=0,0.1,0.2)系列多晶样品,并对其结构及电、磁输运性质进行了研究.研究结果表明:Ca和Ba的掺入虽然导致绝缘体-金属(I-M)转变温度(TI-M)降低,但可以明显提高低温区的磁电阻效应.对于x=0.2的Ca或Ba掺杂的样品,在60 K以下,磁电阻值接近100 %,且为一恒定值.对于这一实验结果可以作如下解释:Ca或Ba掺杂引起了MnO6八面体的畸变,导致eg电子占据dx2-y2轨道和d3z2-r2轨道的状态偏离了x=0时的优化组合状态,铁磁性被削弱.     

CoAl_xFe_(2-x)O_4/SiO_2纳米复合薄膜材料的结构和磁性研究

利用溶胶—凝胶旋涂法制备了CoAl_xFe_(2-x)O_4/SiO_2(x=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9)纳米复合薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和振动样品磁强计(VSM)对样品的结构、形貌和磁性进行了研究.结果表明,样品中CoAl_xFe_(2-x)O_4具有尖晶石结构,铁氧体纳米晶粒尺寸在24~34 nm之间.随着Al~(3+)含量的增加,CoAl_xFe_(2-x)O_4的晶格常数减小,样品的饱和磁化强度先增大后减小,当x=0.3时具有最大值;而矫顽力单调减小.     

双层钙钛矿锰氧化物La_(1.34)Sr_(1.66)Mn_(2-x)Cr_xO_7的磁性和输运性质

采用固相反应法制备了双层钙钛矿结构锰氧化物La1.34Sr1366Mn2-xCrCrxO7(x=0,0.1,0.2,0.3.0.4)多晶系列样品,XRD分析表明,所有样品均为Sr3Ti2O7型四方结构,空间群为14/mmm.随着Cr3+离子掺杂浓度的增加,该系列样品的晶胞体积单凋减小.对于少量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.1),三维长程铁磁有序转变温度Tc3D升高,二维短程铁磁有序转变温度Tc2D降低;结构分析表明,x=0.1样品的晶格常数c最小,a最大,c/a达到极小值;样品中严重的品格畸变导致双交换作用强度的改变是其磁有序转变温度变化的主要原因.对于大量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.3,0.4),Tc3D降低,Tc2D基本保持不变.样品在150～300K范围内电阻率随着温度的降低单凋增加,显示出绝缘体或半导体行为,并且随着Cr离子的掺杂电阻率单调增加.     

Ca1-xYxMnO3体系的电磁输运性能及团簇玻璃态行为

文章系统地研究了电子型掺杂Ca1-xYxMnO3(0＜x≤0.3)体系的电阻、磁化强度与温度的关系.结果表明,当x≤0.10时,Ca1-xYxMnO3的电阻率随着钇掺杂量的增加而减小,同时反铁磁性(AFM)减小,铁磁性增强;当0.15≤x≤0.30时,Ca1-xYxMnO3电阻率随着钇掺杂量的增加而增加,反铁磁性逐渐增强,铁磁性减弱;另外,磁化强度测量观察到Ca1-xYxMnO3低温下的团簇玻璃态行为,其原因是随着钇离子掺杂量的升高,样品中的Mn3+离子增加并且Mn3+和Mn4+离子不均匀分布导致反铁磁和铁磁团簇在低温下随机共存.     

A_2Bi_4Ti_5O_(18)(A=Ca,Sr,Ba)陶瓷铁电介电性能的研究

用传统的固相烧结工艺制备了Sr2-xCaxBi4Ti5O18(x=0～2.0),Sr2Bi4Ti5O18和Sr2-xBaxBi4Ti5O18(x=0～2.0)陶瓷样品.掺杂Ca使晶格常数变小,而Ba占据A位使晶格常数变大.Sr2Bi4Ti5O18具有良好的铁电性能,其剩余极化值(2Pr)约为20.3μC/cm2,小量掺杂Ca可小幅度地提高样品的铁电性能,但Ca完全取代Sr后使样品的铁电性能消失.Sr2-xBaxBi4Ti5O18样品的2Pr随着x的增大而减小,BaBi4Ti5O18样品2Pr在常温下仅为0.3μC/cm2.Sr2-xCaxBi4Ti5O18的相变温度(Tc)随着x的增大而升高,Sr2-xBaxBi4Ti5O18的Tc随着x的增大,先出现了下降后上升的变化过程,Sr1.25Ba0.75Bi4Ti5O18样品的介电结果表现出典型弛豫特征.     

双层钙钛矿锰氧化物La1.2-xDyxSr1.8Mn2O7(x=0.00,0.05)的磁性和类Griffiths研究

采用传统固相反应法制备多晶样品La1.2-xDyxSr1.8Mn2O7(x=0.00,0.05),通过测量样品的磁化强度与温度变化曲线(M-T)以及不同温度下磁化强度与外加磁场的变化曲线(M-H)对样品的磁性和类Griffiths 相进行了研究. 研究发现,两个样品分别在15-400 K 的测量温度范围内,在类Griffiths 相温度(TG≈368、360 K)以上处于纯顺磁态;在奈尔温度(TN≈210、183 K)-TG范围内,系统处于反铁磁-铁磁共存态,存在类Griffiths 相,随温度的降低,样品的铁磁性逐渐增强;在TN以下,随温度的降低,铁磁性逐渐减弱,反铁磁性增强,样品呈现出了团簇玻璃行为. 通过对比两个样品后发现,掺杂后样品x=0.05 比未掺杂样品的磁性、三维长程居里温度(Tc3D)和类Griffiths相温度(TG)均降低,这是由于Dy3+离子半径比La3+离子半径小,掺杂之后导致晶格畸变所引起的.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2的制备及电化学性能研究

目的制备离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2微米球,并研究其电化学性能与掺杂Zr4+量的关系。方法以NiSO4·6H2O,MnSO4·H2O和Na2CO3等为原材料通过共沉淀的方法制备前驱物(Ni0.5Mn0.5)CO3,然后前驱物与ZrO2,Li2CO3混合均匀,在500℃下煅烧3h,900℃下煅烧16h得到正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2。结果 X射线衍射分析证明得到的产物为纯相,扫描电子显微镜图像显示得到的产物具有3~5μm左右的微米球形结构,并对锂离子电池的电化学性能进行了研究。结论 LiNi0.5Mn0.5O2掺杂了Zr4+后能有效降低锂/镍混排度,而且可提高具有微米球结构的LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2系列锂离子电池正极材料的电化学性能。     

对Nd_(1/2)(Sr_(1-x)Ca_x)_(3/2)MnO_4的晶体结构及磁性质的研究

利用固相法制备了Nd1/2(Sr1-xCax)3/2MnO4(x=0.0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.8,0.9)系列样品。通过中子衍射确定了系列样品的空间群为四方晶系I4/mmm。发现随着掺杂浓度的升高,电荷有序相变温度随之升高,MnO6八面体面内Mn-O间距与面间Mn-O间距比值减小。对样品Nd1/2(Sr0.3Ca0.7)3/2MnO4的电阻率和磁化率随温度变化关系分别进行了测量,确定其奈尔温度为和电荷有序温度分别为180K和258K。利用可变程跃迁模型,对样品在电荷有序温度之下的电输运特性进行了解释。     

Pr1.8Bi0.1Sr0.8Ca0.3Cu2O6的制备,结构和性能研究

本文报道了新的含铜的氧化物的物相 Pr_(1.3)Bi_(0.1)Sr_(0.3)Ca_(0.2)Cu_2O_6的制奋、单晶结构和电磁性能.由单晶 X 射线衍射数据分析,该氧化物属四方晶系,空间群 D_(4λ)~(17)—l4/mmm.测得晶胞常数为α=3.831×10~(-10)m,c=19.642×10~(-10)m,Z=2,V=288.3×10~(-20)m~3。在4.5—300K 温度范围内,该物相不显超导性能。经高压纯氧气氛焙烧或经纯160 Pa 氧焙烧后再经氩气氛处理的 Pr_(2-x)(Sr,Ca)_(l+2)Cu_2O_(?)(x≈0至0.4)样品也不显超导性能.     

类钙钛矿化合物Ca(Mn3-xCux)Mn4O12的磁电阻效应

在常压和较低温度(1073K)下利用溶胶-凝胶法制备了成分为Ca(Mn3-xCux)Mn4O12的化合物,X射线衍射图表明当x≤1.5时化合物呈单一钙钛矿相.所有样品均未观测到金属-绝缘体转变,但随成份的改变有反铁磁-铁磁转变发生.它们的磁电阻随温度呈线性变化系.对x＝1.5的样品,在77K和3T磁场下的磁电阻可达37%.     

溶胶-凝胶法制备Ni_(1-x)Zn_xFe_2O_4及其Zn~(2+)掺杂对磁性质的影响

采用溶胶-凝胶法制备了系列Ni_(1-x)Zn_xFe_2O_4(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)粉末样品,利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和振动样品磁强计(VSM)对样品的晶体结构、形貌及磁性进行了研究.结果表明,750℃是制备样品的最佳煅烧温度,在此温度下制备的Ni_(1-x)Zn_xFe_2O_4均为单一尖晶石相.NiFe2O4纳米颗粒类似球形,大小均匀且分散性好;掺杂Zn~(2+)后,颗粒尺寸增大,有少量团聚.随着Zn~(2+)含量的增加,饱和磁化强度(Ms)先增大后减小,在x=0.4时达最大值,Ms=65.63emu·g~(-1);矫顽力Hc呈现持续降低趋势,x=0时有较高的矫顽力,Hc=196.09Oe.