无铅无铋压电陶瓷(Na0.5K0.44Li0.06)Nb0.95Sb0.05O3-Na5.6Cu1.2Sb10O29研究

提出重点研制无铅无铋压电陶瓷的建议, 并采用传统的固相反应法, 制备了新的助烧剂Na_5.6 Cu_1.2Sb₁₀O₂₉及(Na_0.5K_0.44Li_0.06)Nb_0.95Sb_0.05O₃无铅无铋压电陶瓷, 研究了助烧剂对该压电陶瓷性能的影响. 添加适量助烧剂, 可以提高压电陶瓷的致密度, 降低介电损耗, 明显提高压电活性. 添加摩尔百分比为0.4% Na_5.6Cu_1.2Sb₁₀O₂₉的样品, 压电常数可达到261 pC/N, 机电耦合系数k33高达60%以上. 这些结果表明, 添加了助烧剂Na_5.6Cu_1.2Sb₁₀O₂₉的(Na_0.5K_0.44Li_0.06)Nb_0.95Sb_0.05O₃是具有很好应用前景的无铅无铋压电陶瓷.     

纳米Fe-In2O3颗粒膜的巨磁光Faraday效应

研究了射频溅射法制备的纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe-In₂O₃颗粒膜的巨磁光Faraday效应. 实验结果表明, 当Fe体积百分比为35%时, 颗粒膜样品的室温Faraday旋转角θ_F数值达到10⁵ (°)/cm数量级. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F随温度的变化关系表明, 当温度低于10 K时, θ_F数值随温度的下降而迅速增大, 在温度T = 4.2 K时Faraday旋转角θ_F达到10⁶ (°)/cm. 通过研究颗粒膜低场磁化率χ(T)与温度的关系以及不同温度下的磁滞回线, 证明当温度降低到临界温度T_P = 10 K时, 颗粒膜中发生“铁磁态-类自旋玻璃态”转变. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F在温度低于 10 K时的迅速增大, 可能是由于纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品在处于“类自旋玻璃态”时存在sp-d交换作用造成的.     

钙钛矿氧化物La0.9Sr0.1MnO3/SrNb0.01Ti0.99O3巨磁电阻p-n结

用激光分子束外延成功地制备出钙钛矿氧化物La_0.9Sr_0.1MnO₃/SrNb_0.01Ti_0.99O₃p-n结, 首次观测到钙钛矿结构氧化物p-n结电流的磁调制和巨磁电阻效应. 其巨磁电阻特性与掺杂的镧锰氧化物是非常不同的, 当温度为300, 200和150 K时, p-n结具有正磁电阻特性; 当温度为100 K时, 在低磁场条件下, p-n结呈现正磁电阻特性, 随着磁场强度的增加, p-n结变为负磁电阻特性. p-n结的磁电阻变化率ΔR/R₀(ΔR = R_H -R₀, R₀是外磁场为0时p-n结的电阻, R_H是外磁场强度为H时p-n结的电阻) 在300 K条件下, 当磁场强度为0.1和5 T时, 达到8%和13%; 在200 K条件下, 当磁场强度为5 T时, 达到41%; 在150 K条件下, 当磁场强度为1 T时, 达到40%; 在100 K条件下, 当磁场强度为0.13和5 T时, 达到10%和-60%.     

Si3N4/BN纳米复合粉体的制备

采用化学溶液法, 溶解分散H₃BO₃, CO(NH₂)₂及α-Si₃N₄微粉制成悬浮液, 干燥后以氢还原氮化法制备出纳米氮化硼包覆微米氮化硅的Si₃N₄/BN纳米复合粉体. 利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对复合粉体的形成过程及形貌结构研究发现: 当反应温度为1100℃时, 包覆层中除在临近α-Si₃N₄颗粒表面有少量涡流状氮化硼(t-BN)生成外, 其主要组成部分为非晶态BN. 以上复合粉体经1450℃氮气氛下处理后, 非晶态氮化硼与涡流状氮化硼转化为h-BN. 所制复合粉体经1800℃热压烧结获得加工性能良好的复相陶瓷.     

虫孔状介孔Ce0.6Zr0.35Y0.05O2固溶体的制备与表征

分别采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、CTAB-EG(乙二醇)模板法和CTAB-EG-NaCl法(即以一定量的NaCl填充由CTAB-EG模板法所得前驱体的孔道)制备出Ce_0.6Zr_0.35Y_0.05O₂(CZY)固溶体纳米粒子, 并利用X射线衍射、高分辨扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射及N₂吸附-脱附等技术表征了这些材料的物理性质. 结果表明, 3种方法制备的Ce_0.6Zr_0.35Y_0.05O₂样品都具有虫孔状介孔立方晶相结构, 孔径分布窄(平均孔径5.3~7.1 nm), 比表面积高(95~119 m²·g^−1), 孔容大(0.16~0.18 cm³·g^−1). NaCl的引入有利于在较高温度下合成多孔固体纳米材料时保持孔道结构.     

La1-xTexMnO3 (x = 0.04, 0.1)的庞磁电阻效应及自旋玻璃态特性

制备出用氧族非金属元素Te替换部分镧所生成的锰氧化物新材料: La_1-xTe_xMnO₃(x = 0.04, 0.1). 研究表明该材料具有空间群R3C 结构, Te为正四价态. 电阻率-温度关系给出其存在金属-半导体转变特性, 具有庞磁电阻效应(CMR), x = 0.1成分的磁电阻变化率在4 T作用下为51%. 此外, 还观察到该材料在低温下的自旋玻璃态行为.     

(Ba, Pb)TiO3半导体陶瓷的特殊敏感性及其机理

研究了具有多孔网状结构(Ba,Pb)TiO₃半导体陶瓷的电阻温度特性, 发现在空气中长时间放置的(Ba, Pb)TiO₃陶瓷在居里点以前有一段电阻值随温度升高而增大的反常阻温特性. 进一步的研究结果表明(Ba, Pb)TiO₃陶瓷反常的阻温特性与其湿敏性相关, 在11%~93%相对湿度范围内, 电阻值变化3个数量级, 而且在单对数坐标中其湿阻特性曲线接近线性. 结合表面吸附、晶界势垒、铁电-顺电相变, 综合分析了(Ba, Pb)TiO₃陶瓷的特殊敏感性机理, 并给出定性解释.     

化学镀工艺制备Mn-Zn铁氧体薄膜的结构和 57Fe背散射穆斯堡尔谱研究

用水溶液化学镀工艺制备了不同膜厚, 不同Zn含量的Mn_1-xZn_xFe₂O₄铁氧体薄膜. XRD衍射图像表明, 通过化学镀工艺制备的薄膜样品呈现单一的尖晶石结构, 是没有杂相和择优取向的多晶Mn-Zn铁氧体薄膜. SEM照片显示结晶良好的柱状晶垂直于玻璃基底生长. ⁵⁷Fe背散射穆斯堡尔谱的测量表明, 化学镀工艺制得的Mn_1-xZn_xFe₂O₄铁氧体纳米晶薄膜的阳离子分布不同于块体材料; 其占据四面体A位的Fe³⁺离子数目远高于块体材料, 并由此导致薄膜样品的M_s明显地小于相应成分的块体值; 随着Zn含量的增加, Zn²⁺对于A位表现出强烈的化学亲和性而优先占据A位, 致使Fe³⁺不断地从四面体A位向八面体B位迁移; 对于Mn_0.5Zn_0.5Fe₂O₄的样品, 随着薄膜厚度的增加, B位的Fe³⁺数目增加, 磁矩不再平行于薄膜平面排列并且磁矩与薄膜平面的夹角逐渐增大. 宏观磁性测量结果表明, 当x = 0.5 时, 用水溶液化学镀工艺制备的Mn_1-xZn_xFe₂O₄的饱和磁化强度值最大, 为419.6 kA/m; 而矫顽力则最小, 为3.7 kA/m.     

La0.3Ca0.7Mn1-xWxO3体系的电荷序和自旋序

通过对样品La_0.3Ca_0.7Mn_1-xW_xO₃(x= 0.00, 0.04, 0.08, 0.12, 0.15)的M-T曲线、M-H曲线及ESR谱的测量, 研究了Mn位W掺杂对La_0.3Ca_0.7MnO₃体系电荷序和自旋序的影响. 结果表明: 当0.00≤x≤0.08时, 体系出现电荷有序(CO)相, 体系自旋序随着温度的降低发生顺磁(PM)-电荷有序(CO)-反铁磁(AFM)变化; 当x≥0.12时, CO相融化, 并有部分CO相残留在PM背景中, 体系自旋序主要是顺磁(PM), 在低温下出现铁磁(FM)团簇.     

复合薄膜CoFe2O4/TiO2的制备及磁性

以钛酸丁酯和金属盐酸盐为原料, 采用溶胶-凝胶工艺制备CoFe₂O₄/TiO₂复合薄膜. 探讨热处理温度和前驱液pH值对CoFe₂O₄/TiO₂复合薄膜结构及磁性的影响. 通过X射线衍射(XRD)分析了复合薄膜的相结构; 采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和偏光显微镜(PLM)观测了薄膜表面形貌; 用振动样品磁强计(VSM)测试了样品的磁性. 结果表明, 薄膜生长过程中两相组分的晶体各自析出长大, CoFe₂O₄均匀地嵌埋于TiO₂基体中; 薄膜中晶粒的生长对反应体系的pH值、热处理温度依赖性较大, 前驱液pH在2~3范围内, 经800℃热处理后得到纳米复合薄膜, 晶粒平均粒径为19 nm; 随着热处理温度的升高, 复合薄膜的磁性增强.     

NiAl-NO3-LDHs/LDPE光致变色复合材料的制备及性能

采用成核/晶化隔离法(SNAS)制备了晶体结构完整、晶相单一的纳米量级NiAl-NO₃-LDHs. 使NiAl-NO₃-LDHs与LDPE在双辊炼塑机上进行充分混合制备了NiAl-NO₃-LDHs/LDPE复合材料, 在紫外光照射下复合材料颜色发生了明显变化, 由照射前的橄榄绿色变成青灰色, 80℃加热后又恢复到橄榄绿色. 考察了NiAl-NO₃-LDHs的添加量和光照时间等因素对复合材料光致变色性能的影响, 结果表明, 随NiAl-NO₃-LDHs加入量的增加复合材料光致变色现象趋于明显, 当加入量达到5%时, 复合材料表现出良好的光致变色性能; 紫外光照射20 min后颜色变化达到最大值; 将NiAl-NO₃-LDHs和LDPE进行复合, 可以显著提高NiAl-NO₃-LDHs的光致变色稳定性, 复合材料光致变色性能表现出良好的重复性. 加入纳米量级的NiAl-NO₃-LDHs, 对复合材料的力学性能也起到了一定程度的改善作用.     

反铁电/铁电相界附近PbLa(Zr,Sn,Ti)O3陶瓷性能研究

采用固相烧结工艺制备了位于反铁电/铁电(AFE/FE)相界附近两个组分的PbLa(Zr,Sn,Ti)O₃ (PLZST)陶瓷样品. 研究了电场作用下样品的电致伸缩效应及等静压力对反铁电/铁电相界附近PLZST陶瓷相变、介电性能的影响. 在交变电场作用下, 两个样品总应变量分别达到0.21%及0.13%. 随着等静压力的增加, 反铁电PLZST陶瓷铁电/反铁电转变温度降低, 反铁电/顺电转变温度上升; 随着等静压力的增加, PLZST铁电陶瓷铁电/顺电转变温度降低.     

用于白光LED的Sr3SiO5:Eu2+材料制备及发光特性研究

采用高温固相反应方法制备了用于白光发光二极管的Sr₃SiO₅:Eu²⁺发光材料. 测量了Eu²⁺掺杂浓度为0.01 mol时样品的激发与发射光谱, 其均为多峰宽带, 发射光谱主峰为575 nm, 次峰为487 nm, 与理论计算所得合成材料的发射光谱峰值符合得较好; 主发射峰对应的激发光谱峰值为365, 418, 458和473 nm. 同时, 研究发现Eu²⁺掺杂浓度影响了合成材料的发射光谱. 研究了InGaN管芯激发下YAG:Ce³⁺及Sr₃SiO₅:Eu²⁺材料的白光发射光谱, 对比结果显示, InGaN管芯激发下Sr₃SiO₅:Eu²⁺材料的白光发射光谱具有更好的显色性, 色坐标(x, y)为(0.348, 0.326).     

提高(K0.5Na0.5)NbO3 陶瓷压电性能温度稳定性的新方法

分析了(K_0.5Na_0.5)NbO₃(简写为KNN)基陶瓷压电性能温度稳定性差的原因, 结合KNN固溶体的相图, 提出了解决KNN 基陶瓷压电性能温度稳定性差的新方法. 为了验证此方法的可行性, 设计了 0.9(K_1-xNa_x)NbO₃-0.06LiNbO₃-0.04CaTiO₃(简记为KNLN-CaTiO₃)陶瓷. 系统研究了KNLN-CaTiO₃ 陶瓷的结构和性能. 实验结果表明: KNLN-CT(x=0.54)陶瓷在宽阔的温度范围(25~320℃)内表现出良好的温度稳定性, 在 x=0.54 处获得了相对较高的压电性能(d₃₃=152pC/N). 这个结果证实了我们提出的解决KNN 基陶瓷压电性能温度稳定性差的方法是可行的,具有使用价值.     

类钙钛矿化合物(Ca/Sr)2CuO2Cl2高压结构稳定性和电性质

利用金刚石压砧技术在0~31 GPa的压力范围内研究了常温下K₂NiF₄型结构的(Ca/Sr)₂CuO₂Cl₂化合物的结构稳定性和电性质. 结果表明, (Ca/Sr)₂CuO₂Cl₂化合物的晶格结构在高压下是稳定的, 并且具有较大的各相异性压缩, 得到了(Ca/Sr)₂CuO₂Cl₂化合物的状态方程和体弹模量. 电学性质测量表明, 高压下Sr₂CuO₂Cl₂样品可能有电子结构相变发生.     

正钽酸钇掺Er3+与Er3+, Yb3+共掺上转换发光

报道了YTaO₄: Er³⁺和YTaO₄: Er³⁺, Yb³⁺上转换发光材料的合成与980 nm LD抽运下的发光特性. 上转换发光光谱表明, 共掺Yb³⁺后, 显著提高了绿光(²H_11/2/⁴S_3/2→⁴I_15/2)、红光(⁴F_9/2→⁴I_15/2)发射, 同时抑制了红外光(⁴I_9/2→⁴I_15/2)发射. 另外, 绿光发射强度随着Yb³⁺浓度变化规律是先增强后减弱, 而红光和红外光发射强度却呈增减交替变化. 给出了稀土离子的最佳掺杂浓度, 并分别讨论了Er³⁺单掺和Er³⁺, Yb³⁺共掺的上转换机理, 发现当Yb³⁺浓度增至12%(摩尔分数)时, 上转换机理由两步能量传递过程转化为协同敏化过程, 如果继续增加Yb³⁺浓度, 则发生反能量传递(Er³⁺→Yb³⁺), 其结果导致绿光猝灭、红光和红外光略有增强.     

二双齿钛系烯烃聚合催化剂[C3H6(N=CH-Ar-O)2]TiCl2的合成、结构及其催化乙烯聚合的研究

合成了3种新型二双齿钛系烯烃聚合催化剂[C₃H₆(N=CH-Ar-O)₂]TiCl₂(Ar = 5-tert-butyl-C₆H₃(3a), 3-tert-butyl-C₆H₃ (3b), 3-methyl-C₆H₃ (3c)), 通过IR, ¹H NMR和元素分析对化合物进行表征, 并且通过X射线单晶衍射分析测定了催化剂3a的晶体结构. 在助催化剂甲基铝氧烷(MAO)的作用下, 研究了3a~3c对乙烯聚合的能力, 发现该类催化剂具有高的催化活性、聚合条件温和、可以得到不同分子量的聚乙烯等特点. 而且取代基、反应温度和Al/Ti摩尔比对催化剂活性和聚合物分子量均有较大的影响.     

Eu, Tb共掺SiO2凝胶基质三基色荧光体系

利用溶胶-凝胶技术制备了Eu, Tb共掺杂SiO₂基质三基色荧光体系, 样品的发射光谱在618, 543, 350~500 nm处同时出现了红、绿、蓝三色发射, 表明Eu³⁺, Eu²⁺和Tb³⁺三种离子共存于同一基质中, 与Eu单掺样品的发射光谱比较, 共掺样品中Eu²⁺的蓝色发光显著增强, 说明在SiO₂基质中Eu³⁺和Tb³⁺之间可能发生电子转移. 考察了退火温度和Tb浓度对样品发光光谱的影响, 确定了Tb的最佳掺杂浓度为0.2%, 最佳退火温度为850℃. 发现在600℃退火时, 在SiO₂基质中存在着Tb³⁺对Eu³⁺的敏化作用, 当Tb³⁺浓度为0.2%时, Eu, Tb共掺样品中Eu³⁺的发光强度是Eu单掺的4倍多, 这归因于Tb³⁺→Eu³⁺离子的能量传递作用.     

配位聚合物[Co2(C3H4N2)4(C10H2O8)]n的晶体结构、磁性及光-电性能

采用溶液热合成方法, 得到了新颖的Co(Ⅱ)配位聚合物单晶体. 它是以[Co₂(C₃H₄N₂)₄(C₁₀H₂O₈)]为重复单元、用均苯四甲酸根为桥而联成的一维无限链状聚合物. 该配合物单晶属三斜晶系, 空间群P 1, ( — ) a = 0.9610(1) nm, b = 0.9684(1) nm, c = 0.7924(1) nm, α = 96.695(9)°, β = 102.741(6)°, γ = 116.551(5)°, V = 0.6236(2) nm³, Z = 2, R₁ = 0.0342, wR² = 0.0990. 表面光电压光谱测试结果表明, 它在300~800 nm范围内, 表现出了较明显的光伏响应带. 另外从该化合物的变温磁化率研究结果可以看出, 该聚合物具有弱的反铁磁物质行为.     

Mn和Co掺杂ZnO块材样品的磁性

采用固相反应法制备了名义组分为Zn_0.95Co_0.05O和 Zn_0.92Co_0.05Mn_0.03O的块材样品. X射线衍射结果显示, 除ZnO纤锌矿结构的主相外, 掺杂样品中还存在立方相Co₃O4. 磁测量表明, ZnO中单独掺杂Co元素显示出微弱的铁磁性行为, Mn的引入极大地增强了样品的铁磁性, 但两个样品在低温下(<50 K)表现出截然不同的磁化行为. 同时, 反铁磁相Co₃O₄的存在极大地抑制了样品中的铁磁性耦合作用.