(Ba,Sr)TiO_3/Mg_xZn_(1-x)O核-壳复合陶瓷的制备及表征

纳米粒子由于具有大量的潜在应用,近年来已引起人们极大的关注.通过纳米复合技术(如制备核壳结构的纳米粒子)可以使其获得更多的特殊性质.以氢氧化钡、氢氧化锶、钛酸丁酯为主要原料,采用化学溶液法,在80℃左右的温度下制备了钛酸锶钡纳米晶.硝酸镁和硝酸锌的混合溶液同钛酸锶钡混合并超声搅拌,在室温下制备了具有核壳结构的(Ba,Sr)Ti O3/MgxZn1-xO(BST/MZO)纳米晶.x射线衍射(xRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)确定所制备样品为纯钙钛矿结构,透射电镜(TEM)表明产品的形貌是核壳结构小球,电子衍射图案进一步证实核和壳均是由十几个到几十个纳米的(Ba,Sr)Ti O3/MgxZn1-xO纳米晶组成的聚集体.采用常规的陶瓷制备技术获得具有核壳结构复合陶瓷,其介电性能明显改善.研究结果表明具有核壳结构的(Ba,Sr)Ti O3/MgxZn1-xO适合作为微波介电材料.     

溅射功率和淀积时间对MgxZn1-xO薄膜结构特性的影响

用射频磁控溅射法在硅衬底上制备出MgxZn1-x O薄膜,研究了溅射功率和淀积时间对薄膜结构特性的影响,X射线衍射(XRD)谱和原子力显微镜(AFM)图像表明：MgxZn1-x O薄膜为六角纤锌矿结构,且具有非常好的沿垂直于衬底的c轴的择优取向,随着溅射功率和淀积时间的增加,X射线衍射峰的衍射角变大,半高宽(FWHM)减小,平均晶粒尺寸增加,薄膜结晶质量显著提高。     

稀土钒磷酸盐薄膜的制备和发光性质研究

利用Pechini溶胶-凝胶法在石英玻璃基底上成功镀制了稀土离子Eu3 掺杂的YVxP1-xO4和RVO4(0≤x≤1;R=Y,La,Gd)纳米发光薄膜,研究了x值和不同的R3 对Eu3 发光的影响.结果表明,在YVxP1-xO4/Eu3 (0≤x≤1)薄膜中,随着x值的增加,R3 发光强度增大,Eu3 的红橙比随之增大.VO3-的蓝光发射减弱.     

MgxZn1－xSe合金的电子结构、光学性质和稳定性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了闪锌矿MgxZn1－xSe合金的稳定性、电子结构和光学性质.研究结果表明,闪锌矿ZnSe和MgxZn1－xSe合金都为直接带隙半导体,MgxZn1－xSe合金的带隙宽度Eg和形成能Eb分别可以由Eg＝1.30＋1.34x和Eb＝－1.48＋0.60x－0.27x2进行估计.同时,MgxZn1－xSe合金的价带顶主要取决于Se 4p 和 Zn 3p态电子的相互作用,而其导带底则主要由Zn 4s、Zn 3p 以及Se 4s态电子共同决定.此外,随着镁掺杂系数x的逐渐增大,MgxZn1－xSe合金的静态介电常数逐渐减小,而其吸收谱则出现明显的蓝移现象.研究结果为MgxZn1－xSe合金在光电探测器方面的应用提供了重要的理论指导.     

Mgx Zn1-x Fe2O4铁氧体的制备及其电磁特性

采用固相法制备MgxZn1-xFe2O4(x=0、0.3、0.5和0.7)铁氧体.借助X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和网络分析仪对试样的物相组成、微观形貌和电磁特性进行表征.结果表明:在1 150℃下煅烧并保温2h可以制备出纯相的Mg-Zn铁氧体.随着Mg含量的增加,颗粒粒径由800 nm减小到150 nm左右.Mg含量的增加对MgxZn1-xFe2O4电损耗性能改变不大,但是磁损耗特性却得到显著改善.     

低掺磷YPxV1-xO4单晶的生长与性能

用提拉法生长了四方锆石型YPxV1-xO4(x≤0.15)晶体.对晶体中P元素浓度的测定结果表明,YPxV1-xO4单晶可以按化学计量比生长.测定了晶体的晶胞参数、折射率和激光损伤阈值.晶体在400～3000nm波长范围的透过率达到80%且无吸收峰,而且,晶体几乎不发出荧光.综合各项测试结果可以推论:YPxV1-xO4晶体适于作为稀土离子的激光基质晶体.     

ZnO/Mg_xZn_(1-x)O量子阱中的极化子效应

通过Lee-Low-Pines(LLP)变分方法研究了纤锌矿ZnO/MgxZn1-xO有限深量子阱中电子与光学声子(定域声子、半空间声子)相互作用对极化子能级的影响,给出了极化子基态能量、跃迁能量和电子-声子相互作用对基态能量的移动随着阱宽和组分的变化关系.结果表明,在窄阱中,对系统能级的移动半空间声子要高于定域声子,而在宽阱中恰好和窄阱中的情况相反.定域(半空间)声子对极化子能级的移动随着阱宽的增大而变大(变小),最后接近体材料的三维值(0).当阱宽不变时,随着Mg组分x的增加,定域声子对极化子能级的移动缓慢增大,而半空间声子对极化子能级的移动则缓慢减小,最后接近于0.     

Be成分对BexZn1-xO合金晶体结构、弹性和电子性质的影响

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,深入研究了Be成分对BexZn1 -xO合金(x=0.0,0.125,0.25,0.5,0.75,0.875,1.0)的晶体结构、弹性常数、弹性模量、各向异性以及泊松比的影响.计算得到的结构参数和弹性性质与现有的理论和实验结果一致.研究发现随着Be成分的增加,体弹模量、剪切模量和杨氏模量逐渐增大,而各向异性以及泊松比则缓慢减小.与BeO相比,ZnO展现了较低的各向异性,而且BexZn1-xO合金的各向异性度随着Be成分的增加而增加.在0≤x≤1的范围内,BexZn1-xO合金具有直接带隙特征,且带隙的弯曲参数b缓慢增加.     

溶胶凝胶工艺制备NaMgZnO复合薄膜结构和发光性能研究

利用溶胶-凝胶旋涂工艺在玻璃基底上生长NaxMg0.2Zn0.8-xO(x=0.02、0.04、0.06)复合薄膜和本征ZnO薄膜.使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光系统(PL)分别对薄膜的晶体结构、表面形貌、光学透过率和光致发光性能进行表征.结果表明:引入Na元素和Mg元素可有效提高薄膜的结晶质量,随着Na掺杂量的增加,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,x=0.06时,薄膜平均晶粒尺寸相对最大,达到43.9nm.由扫描电镜结果可知,x=0.02时薄膜晶粒较为致密,而当x=0.06时,出现若干较大白色晶粒,可能是过量的Na元素以NaCl的形式析出所致.PL谱分析可知,样品主要有2个发射峰,一个是位于370nm左右强度较大的紫外发射峰;另一个是500nm附近的绿光峰.而组分为Na0.02Mg0.2Zn0.78O复合薄膜的光致发光谱仅有一个强度较大的紫外发光峰,并且其强度远高于其他样品,说明此时薄膜的紫外发光性能得到了明显的提高.     

(Mg_xZn_(1-x))_2SiO_4系列微波介质陶瓷材料

通过Mg2+,Zn2+相互取代,制备出(MgxZn1-x)2SiO4系列微波介质陶瓷材料。实验结果表明:在(MgxZn1-x)2SiO4体系中,Mg2+,Zn2+相互取代降低了体系的烧结温度,随着x的增加,主晶相由具有硅锌矿结构的Zn2SiO4单一相,经历Zn2SiO4和Mg2SiO4相共存,逐渐转变成具有橄榄石结构的Mg2SiO4单一相。其中(Mg0.7Zn0.3)2SiO4样品的综合性能最佳,其烧结温度低(1 400℃),介电常数εγ=6.75,介电损耗tanσ=1.86×10-3。     

LiLaxMn2-xO3．95F0．05的结构及电化学性能研究

采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微分析(SEM)和电化学测试对高温固相合成尖晶石LiLaxMn2-xO3.95F0.05(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)结构和电化学性能作了研究.La的掺杂稳定了材料的八面体结构,使LiLaxMn2-xO3.95F0.05的循环性能优于LiMn2O4和LiMn2O3.95F0.05,同时F的掺杂保证了材料的初始容量,LiLa0.02Mn1.98O3.95F0.05充放电30循环后,放电比容量保持在114.6mAh·g-1,使得材料具有较好的性能.     

甲烷部分氧化制合成气Co/TixZr1-xO2催化剂研究

利用络合法制备系列TixZr1-xO2固溶体载体,然后浸渍质量分数为20%的活性组分Co,制备了系列Co/TixZr1-xO2催化剂。利用X射线粉末衍射(XRD)和氢程序升温还原(H2-TPR)等手段对制备和反应后的催化剂进行表征,研究络合剂和Ti/Zr摩尔比对Co/TixZr1-xO2催化甲烷部分氧化制合成气反应时催化性能的影响。研究结果表明,采用柠檬酸络合法制备的钛锆固溶体负载的钴比较容易被还原;当Ti/Zr摩尔比为1时,该催化剂表现了较高的活性以及对H2、CO的选择性。     

水冷却法制备Fe1-xO基氨合成催化剂的电镜研究

对所制得的水快速冷却成型高铁比Fe1-xO基氨合成催化剂进行了研究,发现催化剂晶粒细小,助剂的分布明显均匀,Fe1-xO相的歧化作用减小,其还原性能保持良好而耐热性能提高.     

稀土钕掺杂六方锶铁氧体纳米粉体的制备与分析

以Sr(NO3)2、Fe(NO3)3·9H2O、Nd2O3为原料,以柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧合成法,并在空气气氛中焙烧,得到稀土钕掺杂六方锶铁氧体(SrNdxFe12-xO19,x=0～1.0)纳米粉体.用X射线衍射对所得粉体进行分析,计算了钕掺杂不同量时SrNdxFe12-xO19粉体的晶格常数、晶体密度和晶粒尺寸.结果表明:焙烧温度高于850 ℃时可形成六方磁铅石型SrNdxFe12-xO19纳米粉体. 随着稀土Nd掺杂量的增加,六方锶铁氧体晶轴比c/a下降,晶体密度近似线性增大,晶粒尺寸保持在20 nm～50 nm范围,并且表现出逐渐减小的趋势.     

LiNixMn2-xO4对锂离子电池材料LiCoO2的表面改性研究

在锂离子电池正极材料LiCoO2表面上修饰LiNixMn2-xO4来改善LiCoO2在循环过程中的容量衰减问题.对所得产物进行了XRD、SEM表征,并进行了充放电容量测试和交流阻抗测试.通过XRD和SEM,发现LiNixMn2-xO4修饰没有改变材料的晶体结构.在电化学性能测试中,由于包覆LiNixMn2-xO4可以减少材料与电解液的直接接触,最大程度地减缓电极材料在电化学循环时结构遭到破坏,在修饰量较小(3 5%)时,该改性方法改善了LiCoO2电极的循环性能,69次循环后放电比容量没有衰减,且大大地提高了平台效率.     

间接氧化还原滴定法测定铈锆固溶体的氧缺陷值

用3 mol/L硫酸溶液溶解样品,(NH4)2Fe(SO4)2作为还原剂,K2Cr2O7作为氧化剂,利用间接氧化还原法测定CexZr1-xO2-δ固溶体的氧缺陷值δ,方法的相对标准偏差为1.3%.     

Mg掺杂ZnSe电子结构与光学性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势方法,结合广义梯度近似,对Mg掺杂闪锌矿Zn Se的MgxZn1-xSe电子结构和光学性质进行了研究.结果表明:MgxZn1-xSe是一种直接带隙半导体,其价带顶主要由Se-4p态电子构成,位置基本保持不变;导带底主要由Se-4s态电子和Zn-4s态电子共同决定,并且随着掺杂浓度的增大向高能区方向移动,其能隙宽度随掺杂量的增大而变宽,吸收光谱出现蓝移,计算结果与现有文献符合得很好.     

射频磁控溅射制备c轴取向LiNbO3薄膜研究

采用射频磁控溅射技术,用富Li的LiNbO3靶材在Si(100)和Si(111)基底上制备了LiNbO3薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对LiNbO3薄膜的结晶程度、晶体取向和表面形貌及薄膜与基底结合处的界面结构进行了研究.结果表明:样品在空气中经1 000℃退火1 h处理后,薄膜与Si基底界面处有SiO2生成,得到的LiNbO3薄膜结晶性好,具有高c轴取向,晶粒排列致密且粒径尺寸均匀.     

利用密度泛函理论研究B位阳离子对KTN晶体表面性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,建立相应的模型分别研究B位不同Ta离子和Nb离子比例的KTaxNb1-xO3(x=0.25,0.50,0.75)晶体(100)表面的结构、弹性常数和介电函数.计算结果表明,B位阳离子替代会对KTN晶体表面的性质产生影响,并可实现一定范围内的调控.     

温度补偿对氮化铝(AIN)薄膜择优取向的影响

氮化铝(AIN)薄膜不同的择优取向直接影响其压电性和声波传递速度.本文通过改变衬底补偿温度对AIN薄膜的择优取向进行了研究.在正常实验溅射完成后继续通入氮气对衬底进行温度补偿.应用XRD和AFM对氮化铝薄膜的取向性和表面形貌进行表征分析,结果表明本实验制备出了较好的(002)面和(100)面取向的A1N薄膜,而且薄膜沉积均匀,比较致密.