新型固体电解质Li_3PO_4-LiAlO_2的合成及其电化学性能研究

采用固相合成法制备了Li3PO4-LiAlO2固态锂离子电解质材料.研究了摩尔配比、煅烧温度对产物相组成、颗粒形貌、电性能的影响.结果表明:当P/Al化学计量比为1∶1时,煅烧后试样中存在片状的γ-LiAlO2和球状的γ-Li3PO4两相,粒径约为0.5~1μm.当P/Al化学计量比为3∶1时,煅烧后试样主要是Al掺杂的球状γ-Li3PO4固溶体.此样品1 000℃煅烧后,离子电导率为6.4×10-5S/cm,说明Al掺杂能有效提高γ-Li3PO4无机固体电解质离子电导率.1 100℃煅烧后,样品锂离子电导率降低.循环伏安曲线研究表明,Al掺杂γ-Li3PO4无机固体电解质样品在饱和LiNO3水溶液中具有较好的可逆性,其电化学窗口达到1.5V.     

铝钴掺杂对Ni（OH）2结构的影响

以NiSO4、Al2(SO4)3、CoSO4为原料,采用化学沉淀法分别制备铝、钴单独掺杂和复合掺杂的Ni(OH)2样品,利用XRD、EDS和SEM对产物的晶型结构、化学成分和微观形貌进行表征.结果表明:掺杂离子种类、数量及掺杂方式等因素对Ni(OH)2粉体的晶型结构、微观形貌均有较大影响.在掺铝量较低时样品为β-Ni(OH)2、α-Ni(OH)2混合相,当铝掺杂量(摩尔分数)大于10%时样品为单相的α-Ni(OH)2,微观形貌呈类球形;钴掺杂的样品为单相β-Ni(OH)2,微观形貌为纳米片构成的花瓣状微球,空隙清晰;Al/Co复合掺杂的样品为不规则层叠状结构的α-Ni(OH)2.     

Ni掺杂对Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3热演变及相组成的影响

掺杂是改善Ba0.7Sr0.3TiO3（BST）性能的重要方法之一,而认识其热演变过程和相组成有助于制备性能优异的BST.本文选取分析纯醋酸镍Ni（Ac）2、醋酸钡Ba（Ac）2、醋酸锶Sr（Ac）2、和化学纯钛酸丁酯Ti（OC4H9）4为主要原料,冰醋酸HAc为溶剂和酸度调节剂、乙二醇-甲醚C3H8O2为摩尔浓度调节剂,采用溶胶-凝胶法按组分为Ba0.7Sr0.3（Ti1-xNix）O3（x=0,0.05,0.10,0.20和0.30）的化学计量比在醋酸溶液体系中制备了未掺杂和掺Ni的钛酸锶钡的凝胶和粉末.运用DSC研究了Ni的掺入对BST热演变过程影响.采用慢扫描和快扫描XRD技术分析了Ni掺杂对相组成、晶面间距和晶粒尺寸的影响.Ni掺杂强烈影响BST体系的热演变过程特别是晶化过程,由未掺杂BST体系的双相变过程逐渐变成单相变过程,加快了反应速率.经750℃晶化退火0.5h的Ni掺杂BST体系,得到单一的纯BST相不是单相变过程而是双相变过程.XRD分析结果表明,在相同热经历状况下,Ni掺杂BST体系晶化反应充分完全,BST相结晶性良好,当Ni掺入量到0.05时得单一的BST相 随Ni掺入量进一步增多,BST体系中（Ba,Sr）CO3相的含量增多.BST晶体（110）晶面间距d随Ni的掺入增大而增大,且晶粒尺寸逐渐减小.     

Ni75Al10V15合金早期沉淀过程的原子尺度计算机模拟

基于二元合金沉淀动力学相场方程的微观离散格点形式建立三元体系模型,在倒易空间中求解方程.用此模型对实际三元Ni75Al10V15合金的早期沉淀过程进行了模拟,计算γ′有序相的成分序参数和长程序参数.结果表明:Ni75Al10V15合金中γ′相的沉淀机制为非经典形核长大,先形成非化学计量比有序相,然后才形成化学计量比有序相,其中非化学计量比有序相并非热力学意义上的亚稳相;DO22结构的非化学计量比θ有序相在γ′相界处形成,其成分和有序化程度较低,且距离相界越远,有序程度越低,θ有序畴存在两种类型:水平分布和垂直分布,和它所依附的γ′相界面取向有关;该模型无须预先设定新相结构和沉淀类型,可在原子水平模拟三元体系的两个有序相析出、成分簇聚等过程.     

Ni掺杂对Ba0.5Sr0.5FeO3-δ混合导体透氧材料结构及性能的影响

采用乙二胺四乙酸(EDTA)-柠檬酸配位法制备具有钙钛矿结构的Ba0.5Sr0.5Fe1-xNixO3-δ(x=0、0.03、0.05、0.07和0.1)混合导体氧化物,考察Ni掺杂量对材料结构与性能的影响。借助于X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和氧渗透性能分析,对试样的相组成、微观形貌、热膨胀行为以及氧渗透性能进行测试与表征。结果表明:少量Ni的掺杂可以提高试样的透氧性能,当Ni的掺杂量较低(x<0.07)时,试样为单一的钙钛矿相,具有较好的氧渗透性能及稳定性。当Ni掺杂量较高(x≥0.1)时,试样中出现第二相,且氧渗透性能随第二相的出现而大幅降低。     

La和Ce改性Ni/Al_2O_3催化剂上生物质气燃烧

采用浸渍法制备了催化剂Ni/Ce0.5La0.5O2/Al2O3和Ni/Al2O3,运用BET和XRD对催化剂进行了表征,在石英管反应器上考察了催化剂对模拟生物质气化气(CO,H2,CH4和NH3的体积分数为3%,2%,1%和0.05%,N2为平衡气)的催化燃烧活性.结果表明,Ni和Ce以氧化物形式存在,没有检测到La的氧化物的衍射峰.虽然Ni/Ce0.5La0.5O2/Al2O3比表面积小于Ni/Al2O3,但10 Ni/Ce0.5La0.5O2/Al2O3催化剂活性优于10 Ni/Al2O3,且Ni/Ce0.5La0.5O2/Al2O3作用时燃烧产物中燃料型NOx体积分数大于Ni/Al2O3.     

机械合金化法制备Co掺杂β-FeSi_2及性能分析

用机械合金化法成功制备了配比为Fe1-xCoxSi2(x=0.04,0.05,0.06)的N型β-FeSi2基热电材料.研究结果表明:在球料质量比为80∶ 1,球磨速度为400 r/min的条件下,球磨20 h的粉体发生完全合金化,生成β-FeSi2,α-Fe2Si5和ε-FeSi的合金相;经过1 373 K退火2 h,再结合1 073 K退火2 h的热处理后,可完全获得晶粒细小的N型块状β-FeSi2;随着测量温度的升高,Fe1-xCoxSi2试样的Seebeck系数α和电导率σ增大,热导率κ降低,无量纲热电优值ZT随温度升高而明显增大;随着掺杂量的增加,材料的电导率σ增大,热导率κ降低,σ/κ比值得到提高,但Seebeck系数α降低;当T=695 K,掺杂量x=0.04时,Seebeck系数α的最大绝对值为227 μV/K;具有最佳热电优值的材料为Fe0.95Co0.05Si2.     

Al2 O3掺杂对Ce0.8 Gd0.15 Y0.05 O2-δ固体电解质的微结构与电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了AlO1.5掺杂浓度为0.5%,1.0%,2.0%的AlO1.5/Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ固体电解质材料,利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和交流阻抗谱研究了Al2O3掺杂对Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ微观结构及电性能的影响,结果表明：800℃焙烧的所有粉末样品均为单相立方萤石结构,在所有样品中,AlO1.5掺杂量为0.5%的样品晶粒均匀,较致密,交流阻抗谱测试表明掺杂AlO1.5（x=0.5%）使Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ晶界电阻减小,晶界电导率增高;当AlO1.5掺杂量x≥1%时,Al2O3对晶界的阻塞作用使晶界电导率降低,在所有样品中Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ/0.5%AlO1.5晶界电导率最高（σ700℃=8.12×10-3S/cm）,说明在Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ少量掺杂AlO1.5（x=0.5%）具有烧结助剂和晶界清除剂的作用.     

非化学计量掺杂Ce硅质纳米复合物的制备与表征

为了提高纳米SiO2粒子填充聚合物时的强度、韧性及亲水性能,通过溶胶一凝胶法制备出非化学计量掺杂Ce点缺陷的硅质纳米复合物,并进行了FT-IR、XRD、XPS、TEM的测试表征,考察了Ce的掺杂对纳米SiO2结构及性能的影响.随着稀土元素Ce掺杂量的增加,样品晶胞参数和红外吸收光谱(FT-IR)发生变化,为Ce进人到SiO2骨架中提供了有力证据.XRD结果表明掺杂量<8%时,Ce原子同晶取代Si原子.当掺杂量>8%时,进入孔道内未置换骨架原子的稀土元素会生成掺杂离子的氧化物游离相,从而堵塞SiO2的部分细孔造成吸附性能的下降,而在复合物表面聚集的稀土元素可作为Lewis酸中心.X射线光电子能谱(XPS)进一步证明了铈主要以三价形式存在于SiO2三维网状结构中.TEM测得样品的颗粒尺寸为30～50 nm之间,表明制备的样品具有较好的分散性和纳米粒度.同时对稀土元素的掺杂机理进行了初步的研究.     

红色荧光材料Ba_3Eu(BO_3)_3:Ce~(3+)的制备及性能研究

用高温固相法制备了Ce3+掺杂的红色荧光材料——Ba3Eu(BO3)3∶Ce3+.用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光分光光度计对所得样品的物相、表面形貌、激发光谱和发射光谱进行表征.结果表明,用程序升温法合成,稀土离子Ce3+的最佳掺杂量w=10%、最佳焙烧温度T=750℃.在最佳工艺条件下制备出的荧光材料的发光性能较好.     

Sr掺杂CdO多晶块体的高温热电性能

本文利用传统固相烧结法制备了Cd1?xSrxO(x=0,0.01,0.03,0.05)多晶块体并研究了Sr掺杂对Cd O高温热电性能的影响.在Cd O中掺杂Sr O会使样品的载流子浓度降低,导致其电阻率和塞贝克系数绝对值增大.同时,Sr的引入抑制了Cd O多晶的晶粒生长,导致其尺寸减小、晶界增多.随着Sr掺杂浓度的提高,样品的电子热导率和声子热导率均呈现出下降趋势,使得总热导率大幅度降低,Cd0.95Sr0.05O样品的热导率在1000 K时仅为1.71 W m?1 K?1,低于多数氧化物热电材料.由于总热导率的降低,所有掺杂样品的热电性能均得到了提升,其中,Cd0.97Sr0.03O多晶样品在1000 K时的ZT值达到了0.40,比非掺杂Cd O多晶样品提高了25%,可与目前报道的最好的n型氧化物热电材料相比拟.     

从CsCl靶中分离I、Ba和Ce的化学流程

用47 MeV/nucleon的12C离子轰击133Cs靶,产生许多种不同元素的同位素.利用经典的化学分离方法,从大量的Cs和其它反应产物混合物中分离出I、Ba和Ce等.使用离线γ谱学方法,完成I、Ba、ce等样品的γ活性测量.根据每种元素不同同位素的特征γ射线峰的强度和丰度,对I、Ba和Ce等样品中杂质的含量进行分析.结果显示该流程对杂质元素去污的效果是满意的.     

Bi再掺杂对Mg_2Si_(0.985)Bi_(0.015)热电材料性能的影响

本文考察Bi再掺杂对Mg_2Si_(0.985)Bi_(0.015)基体的组成、微观结构以及电子输运与热导率等方面的影响。采用X线衍射仪(XRD)和电子能谱(EDS)等对样品进行表征分析。结果表明:再掺杂的Bi除部分进入Mg_2Si_(0.985)Bi_(0.015)基体外,其余在晶界处生成Mg3Bi2。由于Mg2Si中Bi量的提高使得载流子浓度增加,进而增大样品的电导率,而塞贝克系数受载流子浓度变化和杂相的影响甚微。热导率则因Bi量增加和杂相的存在略有降低。在873 K时,2%Bi再掺杂样品的最高热电优值(ZT)为0.78,比未再掺杂样品提升约10%,说明Bi再掺杂对Mg2Si基体材料热电性能有一定提升作用。     

Sn位Ge等电子替换对Cu_2Sn_(0.8)Zn_(0.2)S_3热电性能的影响

通过固相法结合放电等离子烧结法(SPS)制备Cu_2Sn_(0.8-x)Ge_xZn_(0.2)S_3(x=0,0.2,0.4,0.6)陶瓷块体,着重研究Ge在Sn位等电子替换对材料的晶相组成及热电性能的影响。结果表明:除生成少量的Cu2GeS3相外,大部分Ge可替代基体相中的Sn。Ge元素的增加导致了晶胞收缩,Zn元素在Sn位的掺杂量相应降低,导致载流子浓度和电导率下降,而赛贝克系数基本保持不变。相比于未替换样品,Ge替换后热导率的进一步下降主要归结于Ge替换引起结构变化(质量波动、晶格畸变与微应力)从而导致声子平均自由程的缩小。在723 K时,x=0.4的样品获得最大热电优值(0.55),相对于x=0的样品提高了约25%。     

Al掺杂TiO_2的制备及酸化处理对其光催化活性的影响

锐钛矿相TiO2的光催化活性高于金红石相。采用化学溶液分解法制备了Al掺杂锐钛矿TiO2,并用硝酸对其进行酸化处理。利用TG-DTA、XRD、FTIR、BET和UV-vis等手段对样品进行了表征,通过对甲基橙的降解分析了酸化处理对Al掺杂TiO2光催化活性的影响。结果表明:掺杂Al能有效抑制TiO2由锐钛矿向金红石转变。酸化处理因能增大Al掺杂TiO2的比表面积而使其光催化活性提高。Al/Ti掺杂比为1∶4的样品在酸化处理后具有的光催化活性最高,60min后对甲基橙的降解达到100%。     

具有花状形貌LuxBi2-xTe3合金的制备及性能

Bi₂Te₃基材料在室温附近具有良好的热电性能,通过掺杂和纳米技术可以提高Bi₂Te₃基热电材料的热电性能,其主要由热电优值(ZT)决定.本文通过水热法成功制备了具有纳米花形貌的LuxBi_2-xTe₃粉体,并对制备的纳米粉体分别进行XRD和SEM表征,讨论了Lu元素掺杂和乙二胺四乙酸(EDTA)用量对LuxBi_2-xTe₃纳米花粉体形貌的影响,结果表明:Lu元素掺杂不利于纳米花形貌的形成,而EDTA用量的合适选取对于纳米花形貌的形成起着至关重要的作用.接着采用热压法将LuxBi_2-xTe₃纳米花粉体压制成致密块体,讨论了Lu元素掺杂对LuxBi_2-xTe₃块体热电性能的影响,结果表明:Lu掺杂和纳米花形貌有利于提高样品的功率因子同时保持较低的热导率,从而可以达到较高的ZT值;Lu_0.2Bi_1.8Te₃样品和Lu_0.25Bi_1.75Te₃样品的ZT值均高于区域熔炼商用Bi₂Te₃块体的值,并且Lu_0.25Bi_1.75Te₃样品的ZT值在测温范围内均高于1,其ZT值在473 K时达到了1.14,高于其他相关报道的n型块体的值.这一研究为提高Bi₂Te₃基合金热电材料的热电性能提供了一个新的途径.     

Al掺杂TiO2的制备及酸化处理对其光催化活性的影响

锐钛矿相TiO2的光催化活性高于金红石相。采用化学溶液分解法制备了舢掺杂锐钛矿TiO2,并用硝酸对其进行酸化处理。利用TG—DTA、XRD、FTIR、BET和UV-vis等手段对样品进行了表征,通过对甲基橙的降解分析了酸化处理对Al掺杂TiO2光催化活性的影响。结果表明：掺杂Al能有效抑制TiO2由锐钛矿向金红石转变。酸化处理因能增大Al掺杂TiO2的比表面积而使其光催化活性提高。Al／Ti掺杂比为1：4的样品在酸化处理后具有的光催化活性最高,60min后对甲基橙的降解达到100％。     

Nb掺杂对微波制备TiCoSb Half-Heusler合金热电性能的提升

TiCoSb Half-Heusler合金固有的高导热性,以及传统制备方法制备周期长、成本高等缺点限制了其商业化应用。采用微波合成与急速热压烧结相结合的方法成功制备了低热导率的Ti_1-xNb_xCoSb Half-Heusler合金,大大缩短了制备周期,同时提高了TiCoSb Half-Heusler合金的致密度。研究了Ti位Nb取代对Ti_1-xNb_xCoSb Half-Heusler热电材料的相组成、成分分布及热电输运性能的影响。在功率因子增加和晶格热导率降低的共同作用下,Ti_1-xNb_xCoSb样品的热电优值(ZT)得到显著优化。在725 K时,Ti_0.93Nb_0.07CoSb样品的最大ZT值为0.1,比相同工艺下制备的TiCoSb纯相样品高两个数量级。     

活塞用Cu和Ni增强型铝合金的 组织与性能

本文对比研究了一种新型活塞用B型铝合金与ZL109的组织与力学性能.研究表明,ZL109的组织由Al,Si,Al6Mn和Al5Fe Ni的相组成,B型铝合金由Al,Si,Al6Mn,Al2Cu,Al1.9Cu Mg4.1Si3.3(Q相),Al Ni Cu和更多的Al5Fe Ni组成;源于B型铝合金中的α铁相呈现鱼骨状和块状,减轻了ZL109组织中针片状β铁相对基体的割裂作用,La和Ce元素的Al Ni Cu相高温下可起到阻碍晶界滑动和阻碍基体变形的作用,并且组织中还生成了Al2Cu,Al5Fe Ni和Al1.9Cu Mg4.1Si3.3强化相;因而,B型铝合金的力学性能优于ZL109,且受活塞缸径尺寸规格的影响较小;B型铝合金的断裂类型为准解理断裂,呈现韧窝、舌状花样以及撕裂棱特征.     

双反相微乳液法制备掺杂镨(Ce,Zr,Al)O_2纳米固溶体

以曲拉通X-114为表面活性剂,正戊醇为助表面活性剂,环己烷为油相,铈锆镨铝硝酸盐混合水溶液或氨水溶液为水相组成双反相微乳液体系,制备掺杂镨(Ce,Zr,Al)O2纳米固溶体,并利用XRD,TEM,FT-IR和Raman等手段对样品的物相结构、晶粒大小进行表征.结果表明,稀土元素镨掺杂入(Ce,Zr,Al)O2形成的混合氧化物为萤石型立方晶相结构的均相固溶体,环己烷/曲拉通X-114/正戊醇/水溶液组成的双反相微乳液体系是合成粒径尺寸5nm左右、分散均匀的掺杂镨(Ce,Zr,Al)O2纳米固溶体的有效途径.