Nd掺杂Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15陶瓷的电性能

Nd等价取代Bi_4Ti_3O_(12)-SrBi_4Ti_4O_(15)的A位,形成SrBi_(8-x)Nd_xTi_7O_(27)(x=0.00～1.50)共生陶瓷.结果表明:Nd掺杂未改变晶体的共生结构,样品剩余极化(2P_r)在掺杂量x=0.50时取得极大值,为32.3×10~(-2) C·m~(-2),比未掺杂时增加了70%,而矫顽场则从未掺杂时的90.5×10~5 V·m~(-1)上升为103×10~5 V·m~(-1).Nd掺杂使得样品的居里温度(t_C)有所下降,x=0.50时的t_C为538℃.掺杂使得样品的压电性能明显改善,压电系数d_(33)从未掺杂时的6 pC·N~(-1)增加到x=0.50时的11 pC·N~(-1).     

烧绿石材料Bi_(2-x)Fe_xIr_2O_7的电输运性质

采用固相法烧制了烧绿石材料Bi_(2-x)Fe_xIr_2O_7(x=0.1,0.2,0.3,0.4);X线衍射证实了Bi_(2-x)Fe_xIr_2O_7的立方结构,样品呈现出很好的单相;通过标准四引线法测量电阻率,样品发生了金属-绝缘体转变,随着Fe掺杂含量的增加,金属-绝缘体转变温度呈上升趋势;对样品的金属体区域和绝缘体区域分别进行了电阻率-温度(ρ-T)拟合分析.     

K0.5Bi4.5-xEuxTi4O15高温铋层状压电陶瓷光电性能研究

铋层状压电陶瓷具有较高的居里温度和良好的热稳定性,被广泛应用于高温、高频电子领域.本文采用传统固相合成法制备了K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)高温铋层状无铅压电陶瓷,并详细研究了Eu3+掺杂对K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)材料的结构与光电性能的影响.研究结果表明稀土Eu3+掺杂对K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)陶瓷的相结构的影响不大:陶瓷均为均一致密的片层状结构.Eu3+掺杂一定程度上促进材料电性能的提高,当x=0.004时,陶瓷综合性能最佳:居里温度Tc=540℃、介电损耗tanδ=0.80%、压电系数d33=19pC/N及剩余极化强度2Pr=9.8μC/cm2.此外,掺杂后的陶瓷样品获得了光致发光性能,在526nm的蓝光激发下,样品呈现出明亮的橙红光.     

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。     

Se掺杂Bi_2Te_3电子结构第一性原理研究

碲化铋(Bi_2Te_3)是一种常见的热电材料。本文研究了硒(Se)掺杂对Bi_2Te_3电子结构的影响。本文从Bi_2Te_3的晶格结构出发,利用第一性原理对Se掺杂Bi_2Te_3所得的Bi_2Te_(3-x)Se_x(x=0, 1, 2, 3)四种材料进行晶格结构优化,并计算它们的能带和态密度。我们发现自旋轨道耦合作用对Bi_2Te_3电子结构的影响非常大,另外还发现Se掺杂会使Bi_2Te_3能带发生劈裂,使得费米能附近态密度增加。     

Sb~(3+)掺杂对Bi_2Ti_2O_7薄膜性能的影响

采用Sol-gel法,以Pt/Ti/SiO_2/Si为衬底在700℃下退火20 min制备了Sb~(3+)摩尔含量分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5和0.6的Bi_(2-x)Sb_xTi_2O_7薄膜.通过对薄膜进行XRD、SEM和C-V、J-V曲线测试,详细讨论了不同Sb~(3+)含量对Bi2Ti2O7薄膜在结构、表面形貌、电容和漏电流等方面的影响.研究结果表明:Sb~(3+)的掺杂在没有改变Bi_2Ti_2O_7薄膜焦绿石结构的基础上提高了薄膜的稳定性;Sb~(3+)的掺杂提高了薄膜的电容值,尤其是当Sb~(3+)摩尔含量为0.3时,电容峰值达到3.8×10~(-9)F;同时,Sb~(3+)的掺杂显著改善了薄膜的漏电流性能,使薄膜的漏电流密度可以低至1.1×10~(-10)A/cm~2.     

铈掺杂Bi_2O_3的制备及光催化性

通过微波水热辅助制备不同铈掺杂的氧化铋光催化剂。利用荧光光谱(PL)、X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫发射光谱(Uv-vis DRS)等对催化剂物相和光谱特性进行了表征。结果表明,适量的铈掺杂能有效抑制Bi_2O_3由四方β相向单斜α相转变,并且能使Bi_2O_3光吸收范围拓展到更宽的可见区。甲基橙的光催化降解实验表明,铈掺杂后的Bi_2O_3具有更好的可见光催化性能,其中铈掺杂质量分数为2%的样品对甲基橙(20 mg/L)的催化效果最好,当添加量为1 g/L,中性环境中光照4 h后甲基橙的降解率可达85%。     

镧掺杂铁酸铋纳米粒子的制备及光催化性能

采用化学共沉淀法制备了镧掺杂铁酸铋纳米粒子(Bi_(1-x)La_xFeO_3,x=0～0.40),研究了掺杂浓度对产物的物相结构、形貌、光学吸收性质、吸附和光催化性能的影响.结果表明:随着掺杂浓度的增加,Bi_(1-x)La_xFeO_3的晶体结构由六方晶系转变为正交晶系,催化剂的粒径逐渐减小,吸收带边缓慢红移;在可见光下,Bi_(1-x)La_xFeO_3光催化降解罗丹明B(RhB)的性能优于纯BiFeO_3,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3的光催化活性最佳,在重复使用5次时,RhB的降解率仍高于85%;抑菌圈实验显示,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3在可见光下对大肠杆菌具有抑菌活性;借助捕获实验证实了光催化过程中的主要活性氧物种是·OH,·O_2~-和h~+.综上,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3有望应用于光催化降解有机染料废水和光催化抑菌中.     

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.     

锂电池LiNi_(1/3)Zn_xCo_(1/3-x)Mn_(1/3)O_2(0.000≤x≤0.133)阴极材料结构与电化学性能（英文）

以MnO_2微球为模板,用Zn掺杂三元系LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料,合成LiNi_(1/3)Zn_xCo_(1/3-x)Mn_(1/3)O_2(0.000≤x≤0.133)微球材料。利用RIETAN-FP软件对样品进行XRD结构解析,得出样品具有α-NaFeO_2层状结构。然后组成锂离子纽扣电池,在2.5V到4.5V的电压范围内进行电化学性能测试。通过测试,发现随着锌掺杂浓度的增加,锂电池的循环性能和倍率性能同材料的晶格参数具有相似的变化趋势。掺杂量x=0.133的样品比其它样品具有更好的电化学性能,与没掺杂锌的材料比较,其锂电池比容量增加了10.7%。     

掺杂量及烧结温度对W掺杂Li7La3Zr2O12陶瓷电解质性能的影响

采用固相反应法制备W掺杂Li_7La_3Zr_2O_(12)(Li_(7-2x)La_3Zr_(2-x)W_xO_(12))陶瓷电解质,探究掺杂量及烧结温度对样品烧结特性、晶体结构、显微形貌及离子电导率的影响。结果表明:W掺杂可以稳定立方相Li_(7-2x)La_3Zr_(2-x)W_xO_(12),当x=0.3时,1 200℃烧结20 h制备的样品30℃下离子电导率达到最高值5.77×10~(-4) S/cm,相较于未掺杂样品提高一个数量级;以x=0.3为固定掺杂量、改变不同烧结温度,1 180℃烧结20 h获得的样品离子电导率达到最高为7.05×10~(-4) S/cm。当x=0.1～0.3时,晶粒尺寸分布均匀,在10～20μm左右;当x=0.4时,产生晶粒熔合现象且有晶体析出,这种特殊的显微形貌导致样品电性能劣化。     

锂离子电池正极材料LiFe_(1-x)Eu_xPO_4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)结构和电化学性能研究

以CH_3COOLi·2H_2O、FeC_2O_4·H_2O、NH_4H_2PO_4、Eu_2O_3及C_6H_(12)O_6为原料,采用两步高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiFe_(1-x)Eu_xPO_4/C(x=0,0.06,0.08,0.10),通过XRD,SEM等方法对其物相结构和形貌进行了表征,结构分析表明:LiFe_(1-x)Eu_xPO_4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)样品具有橄榄石型晶体结构,空间群为Pnma.Eu的掺杂可使样品颗粒明显细化,引起晶胞参数c值、c/a比值增大、I111/I311比值增大,P-O键长增大.CV和EIS测试结果表明,Eu的掺杂使样品的放电容量增加,提高了循环稳定性能,改善了样品发生电化学反应的动力学性能,电荷转移电阻Rct明显减小,交换电流密度i_0增大.     

Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)氧离子导体的制备与性能

采用传统的固相反应法合成Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)氧离子导体,借助于交流阻抗谱和介电弛豫谱分别研究了钠和铝的双掺杂对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3材料电学性能及氧离子扩散的影响。在400℃时,Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)材料的晶粒电导率可以达到1.51×10~(-3)S/cm,是Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3材料电导率的5.5倍。在Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)材料中观察到一个与氧离子弛豫相关的介电弛豫峰,弛豫参数为E=0.80 eV和τ_0=6.12×10~(-13)s,氧离子在Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)材料中主要通过Na-Bi-Ti的路径进行扩散迁移的。结合结构参数容忍因子及自由体积的分析,钠和铝的双掺杂改善了氧离子在Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3材料中的扩散通道,但是铝的引入一定程度上提高了氧空位扩散的能量壁垒。     

SiO_2-Bi_2O_3-BaF_2-AlPO_4玻璃掺杂Ho~(3+)/Tm~(3+)/Yb~(3+)的发光性能

以铋硅酸盐玻璃(SiO_2-Bi2O_3-BaF_2-AlPO_4)为基质,通过掺杂Ho~(3+)、Tm~(3+)、Yb~(3+)稀土离子,制备激光波长为2μm的光纤激光器。对玻璃的声子能量、物理和光学性能进行了研究,确定基质配方为50SiO_2-40Bi_2O_3-5BaF_2-5AlPO_4(SBBA,其中化学式前的系数为对应物质的摩尔分数,下同)。在玻璃基质中分别掺杂0.5Ho_2O_3-2.0Yb_2O_3(HY)、0.5Ho_2O_3-0.5Tm_2O_3-2.0Yb_2O_3(0.5HTY)及0.75Ho_2O_3-0.75Tm_2O_3-3.0Yb_2O_3(0.75HTY),研究了980nm激发波长下样品的吸收、发射光谱和Judd-Oflet理论光谱参数。研究发现SBBA-0.75HTY中Ho~(3+)的吸收截面、发射截面(σem)、FWHM(半峰宽)×σem数值最大,分别为7.38×10~(-21)、10.54×10~(-21) cm~2和19.71×10~(-26) cm~3。掺入Tm_2O_3改善了玻璃激光器性能,且当Yb~(3+)/Tm~(3+)/Ho~(3+)物质的量之比一定时,增加稀土离子含量,可加强红外发光及增益效果。     

三维纳米花状Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3的制备及其可见光催化性能

25℃下,以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KI为原料,在乙二醇和水的混合体系中进行磁力搅拌,继而通过NaOH溶液处理获得具有异质结的三维纳米花状Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3半导体材料,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等方法对样品进行表征与分析;然后以制备的样品为催化剂,研究其对罗丹明B的可见光催化降解作用.结果表明,添加15mL 2.0mol·L~(-1) NaOH溶液处理所得的Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3-15样品在2h内对罗丹明B的降解率为84.5%,表现出良好的光催化活性.     

BiSe单晶及其Sb掺杂单晶的制备和热电输运性质

在具有低晶格热导的单晶材料中探索高热电性能成为热电材料一个重要的新研究方向. Bi Se作为(Bi₂Se₃)_m(Bi₂)_n系列超晶格化合物中的一员,其晶体结构中Bi₂双层的存在使其具有极低的本征热导率,同时得益于其化学组分无毒、环境友好的特点,成为一种新出现的很有潜力的热电材料. Bi Se特殊的层状结构使其热电输运特性具有显著的各向异性.本文采用布里奇曼法制备了大尺寸Bi Se单晶,对样品各向异性的热电输运性能进行了对比研究,结果显示样品在面内方向具有更高的电导率和热导率,而较低的塞贝克系数使得该方向最终的ZT值低于层间方向,两方向ZT最大值分别为0.11 (573 K)和0.16 (623 K).与Bi Se多晶样品相比,单晶样品表现出较低的电输运性能,可归因于两者散射系数的差异.通过Sb掺杂对Bi Se单晶样品的载流子浓度进行调控,有效提升了样品的塞贝克系数,优化电输运性能.同时Sb掺杂能够引起晶格畸变,降低样品的晶格热导率.最终样品的热电优值提升了...     

Bi6Ti3Fe1.7Ni0.3O18陶瓷的改进固相法制备及性能表征

采用改进固相法制备c轴择优取向Bi_6Ti_3Fe_(1.7)Ni_(0.3)O_(18)陶瓷材料,重点研究Bi_6Ti_3Fe_(1.7)Ni_(0.3)O_(18)材料磁性能的各向异性及光吸收特性.X线衍射结果表明,由改进固相法制备的陶瓷样品均具有c轴择优取向,随着烧结温度的升高,样品的c轴择优取向度增加.磁性测试结果表明,所有样品面内的饱和磁化强度(Ms)均大于面外的饱和磁化强度.对光吸收性能的分析表明,Bi_6Ti_3Fe_(1.7)Ni_(0.3)O_(18)具有两条吸收边,对应的直接带隙分别为2. 01 e V和2. 44 e V.     

La掺杂BiFeO_3薄膜的铁电性能分析

为了研究La掺杂BiFeO_3(BLFO)薄膜的铁电性能与频率的相关性,采用溶胶-凝胶法和高通量组合材料技术快速制备了不同La掺杂物质的量分数(0、5%、10%、15%、20%和25%)的BiFeO_3铁电薄膜.利用X线衍射分析仪(XRD)对样品的晶体结构进行分析,并测量掺杂样品的电滞回线(P-E)和漏电流特性(J-V),通过改变测试频率研究Bi_(1-x)La_xFeO_(3±δ)薄膜电学性能的频率依赖性.结果表明:560℃时所有样品均为纯相;在频率为10 k Hz的条件下,La掺杂物质的量分数为15%的样品具有最大的剩余极化值Pr,约为42.2μC/cm~2;电压为1.5 V时,漏电流密度最小,约为0.010A/cm~2;频率为100 Hz时,样品的剩余极化值远小于10k Hz和100k Hz,10 k Hz频率下样品的剩余极化值最大.     

二碲化钨纳米带的合成及热电性质

在能源短缺和环境污染日益严重的今天,为了减少温室气体排放,提高能源利用效率,可再生能源转换技术的研究就显得十分必要.热电材料是一类绿色无污染的能源转换材料,将在工业废热利用以及太阳光热复合发电等方面发挥重要作用,因而受到人们越来越多的关注.本文通过化学气相沉积法(CVD)合成了二碲化钨(WTe2)纳米带用于研究其热电性质.扫描电子显微镜和透射电子显微镜分别证实了生长在Si衬底上的大面积WTe_2样品具有高质量的带状纳米结构,选区电子衍射表明样品具有单晶相.并在大约300–652 K的温度范围内研究了退火后纳米带的热电输运性质,研究结果表明纳米带的最大电导率约为9.55×10~4S/m,最大塞贝克系数为90μV K~(-1).特别是退火后纳米带样品的最大功率因子相较于普通粉末样品提高了近2倍.这是因为一维单晶纳米带结构具有较少的缺陷,导致了载流子迁移率提高,从而导致了高的电导率.粉末样品具有较多的缺陷,禁带宽度较小,导致了激发载流子所需要的激发能较小,单位温度变化而产生的载流子浓度较大,从而导致了低的塞贝克系数.因此WTe_2纳米带可以用于制造具有价廉和环境友好的热电纳米器件的优异材料.     

Nb_2O_5掺杂对SrTiO_3陶瓷显微结构和微波介电损耗的影响

采用无压烧结工艺制备了Nb_2O_5掺杂SrTiO_3陶瓷,研究了Nb_2O_5掺杂量对SrTiO_3陶瓷相组成、显微结构和微波介电损耗的影响。结果表明:Nb_2O_5掺杂对SrTiO_3陶瓷的相结构没有产生明显的影响,但会在一定程度上阻碍样品的致密化,同时促进晶粒的生长。随着Nb_2O_5掺杂量的增加,SrTiO_3陶瓷的介电常数从296逐渐下降至230左右,温度系数从1.714×10-3℃-1逐渐下降至1.629×10~(-3)℃-1,Q×f值则先急剧升高,之后又慢慢下降。当Nb_2O_5掺杂量为0.15%(质量分数,下同)时,SrTiO_3陶瓷样品的介电损耗最低,Q×f可达6 281GHz,大约是纯SrTiO_3(1 145GHz)陶瓷样品的5.5倍(此时介电常数约为270,温度系数约为1.684×10~(-3)℃~(-1))。此外,对材料显微结构、介电常数、温度系数特别是介电损耗变化的原因进行了分析。