掺纳米Sm2O3的ZrO2(3Y)固体电解质的密度、晶相和电性能

在纳米ZrO2(3Y)粉中,加入不同摩尔分数(0.0-10%)的纳米Sm2O3粉进行复合掺杂.1300℃烧结样品的致密度在88%以上,Sm2O3掺入量2.0%时有最大致密度,为98.1%.Sm2O3的掺入使样品晶相从四方相向立方相转变,掺入量为5.0%以上时成为立方相.掺1.0%Sm2O3样品电导率稍有下降,掺入量为2.0%时电导率增大,5.0%时达到最大,1000℃电导率为5.2×10 S2cm-1,高于相同条件下8%摩尔氧化钇全稳定立方相氧化锆ZrO2(8Y).     

掺纳米Al2O3的纳米8YSZ相变及电导率

掺8mol%Y2O3的纳米ZrO2粉体中加入0－5wt%纳米Al2O3，在1100℃、1200℃、1300℃不同温度下烧结2h，烧结样品在烧结温度达1200℃以上，掺1wt%以上的纳米Al2O3的四方相完全转变为立方相。初步探讨掺纳米Al2O3的8YSZ陶瓷烧结体相变机理及纳米Al2O3对8YSZ烧结体的晶参数和电导率影响。     

掺纳米MgO第二相对ZrO2(3Y)材料性能的影响

采用纳米ZrO2(3Y)粉和纳米MgO粉为原料，对掺MgO的ZrO2(3Y)在1100℃、1200℃、1300℃不同温度下进行常压烧结2h，实验结果表明，掺一定量的MgO有利于烧结体电导率的提高并对样品的烧结致密起促进作用。发现烧结样品在烧结温度1200℃和1300℃时，掺5wt％以上的纳米MgO时，四方相完全转变为立方相。探讨了掺纳米MgO对ZrO2(3Y)烧结体的致密度和电导率的影响。     

醇-水溶液加热法制备稀土Ce掺杂纳米ZrO_2(3Y)及其特性研究

采用醇水溶液加热法制备了掺杂3?2O3的纳米ZrO2(3Y)粉体,并制得了相应的敏感元件,研究了掺杂对纳米ZrO2(3Y)结构和敏感特性的影响.结果表明,掺入3%的Ce2O3明显改善了样品的结晶程度并使其晶相结构在一定的温度范围内保持稳定,同时也减缓了样品由四方相结构向单斜相结构转变的速度,极大地改善了元件氧灵敏度的线性化程度.     

银离子掺杂Gd2O3:Sm3+纳米晶的发光增强研究

采用燃烧法制备了Gd2O3:Sm3 和Ag 离子掺杂的Gd2O3:Sm3 纳米晶材料,根据X射线衍射图谱确定所得纳米样品为纯立方相.在室温下,用275 nm光激发各样品时,可观察到来自Sm3 离子强的荧光发射线,其主发射峰位置分别位于560、602、650 nm处,分别对应着Sm3 离子的4G5/2→6H5/2, 4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H9/2的电子跃迁,其中以4G5/2→6H7/2跃迁的光谱强度最大.实验表明掺入Ag 离子可使Sm3 离子的荧光发射强度显著增强.通过对样品的XRD、TEM和激发光谱、发射光谱的研究,分析了引起样品荧光强度变化的原因.     

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.     

共沉淀法和聚丙烯酰胺凝胶法制备锆掺杂改性Bi_2O_3的比较研究

以硝酸铋和硝酸锆为起始原料,分别采用共沉淀法和聚丙烯酰胺凝胶法制备系列锆掺杂改性Bi2O3的混合氧化物Bi2-xZrxO3+x/2(x=0～1.0)。采用XRD,FTIR和SEM对样品的结构及微观形貌进行分析。研究结果表明:于650℃焙烧处理后,由以上2种方法制备的纯Bi2O3的主晶相均为单斜晶型α-Bi2O3,其中采用聚丙烯酰胺凝胶法及乙二醇和水混合溶剂反序滴定共沉淀法可制备出纯度较高的单斜相α-Bi2O3。锆掺杂改性制备的系列混合氧化物中,当ZrO2掺杂量(摩尔分数)为10%(x=0.2)时,反序滴定共沉淀法能实现均匀共沉淀,形成了组成为Bi1.8Zr0.2O3.1的类似立方相δ-Bi2O3的单一结构固溶体,顺序滴定共沉淀法会产生相分离,导致四方相Bi7.38Zr0.62O12.31固溶体的出现。然而,当采用聚丙烯酰胺凝胶法时,没有得到类似立方相δ-Bi2O3结构的固溶体,主相结构为单斜相α-Bi2O3以及混合部分四方相Bi7.38Zr0.62O12.31和立方相ZrO2。由此可见:采用反序滴定共沉淀法,在650℃低温及合适条件下,掺杂适量的ZrO2能稳定立方相结构的高温离子传导相δ-Bi2O3。     

ZrO2—Y2O3—Al2O3系统的拉曼光谱

测试了60％ZrO2(4.05%Y2O3)-40%a-Al2O3(ZYA)(百分数全为重量比）粉末样品受机械压力前后的拉曼光谱和纯ZrO2粉末样品的拉曼光谱,样品光谱的对比研究表明,四方相ZtrO2受到50MPA的冲压后,约64％转化为单斜相,由此证明了四方相ZrO2陶瓷基质的相变增韧机制,文中同时给不同相ZrO2拉曼活性模的群论分析结果。     

ZrO2-8mol%Dy2O3纳米晶的碱性水热法合成及其烧结体的电性能研究

以湿化学法制得Zr（OH）4和Dy（OH）3的共沉淀为前驱体，在碱性介质（pH=9．95～13．28）中用水热法合成了ZrO2-8mol％ Dy2O3立方相纳米晶．研究发现，纳米晶粒径随着反应介质pH值的增大而增大．将该纳米晶在较低温度（1400℃）下烧结制得了致密的陶瓷样品，比通常高温固相反应法采用的烧结温度（〉1550℃）降低了150℃以上．本研究还测定了陶瓷样品600℃～1000℃下的氧浓差电池电动势及氧泵（氧的电化学透过装置）性能．结果表明，陶瓷样品在高于900℃时的氧离子迁移数为1，具有优良的氧离子导电性能．     

Y2O3掺杂对WO3压敏非线性及介电性能的影响

在Y2O3掺杂量(摩尔分数)为0.2%～2%的范围内研究了Y2O3掺杂对WO3的非线性伏安特性及介电性能的影响.实验结果表明:随Y2O3掺杂量的增加,样品的非线性系数先增大后减小,在Y2O3掺杂量为0.8%附近达到最大值(3.61);样品的介电常数(在1kHz频率下测量)也是先增大后减小,其最大值(1.16×104)出现在Y2O3摩尔分数为1.2%附近的样品中.测量了各样品的阻抗频率依赖关系,并由此估算了不同Y2O3含量样品的晶粒电阻,利用德拜弛豫关系式解释了Y2O3掺杂引起WO3介电常数与晶粒电阻变化的关系.Y2O3掺杂的WO3陶瓷是一种新型的压敏电容材料.     

微波烧结Y2O3-ZrO2陶瓷的特异性

用微波和常规方法烧结了Y2O3掺杂量为2％（摩尔分数）的ZrO2陶瓷（2Y－TZP陶瓷）。用X－射线衍射法（XRD）和扫描电子显微镜（SEM0观测了材料的相组成和显微结构，同时研究了材料的致密性和力学性能。结果表明；尽管微波烧结的样品平均晶粒尺寸比临界晶粒尺寸大很多，但其四方相的含量却比常规烧结的样品多；微波烧结的2Y－TZP陶瓷抗弯强度较高。     

新型电解质材料La1.94Sr0.06Mo2O9-δ的制备与性能

氧离子导体La2Mo2O9在580℃左右存在低温α相向高温β相的结构相变,这是影响其成为固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质材料的关键因素.采用以EDTA为主要络合剂的溶胶-凝胶法合成电解质材料La1.94Sr0.06Mo2O9-δ粉体,利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)分别观察样品的微观结构和表面形貌,用热膨胀仪分析样品的热学性质,通过电导率的测量分析样品电学性质,并和传统固相法制得的同掺杂量的样品进行比较,结果表明溶胶-凝胶法制得的样品在600℃烧结8 h便可形成高电导率的高温立方相,成相温度有所降低,并且可以稳定到室温;同时晶粒尺寸明显减小,平均晶粒尺寸在500 nm左右,低温电导率有了很大的提高,550℃时σ=0.006 S/cm,中温800℃时σ=0.12 S/cm.既有效地抑制La2Mo2O9的结构相变,又提高该氧离子导体的中低温离子电导率,可以降低电池的操作温度.     

纳米单斜ZrO2对Al2O3/ZrO2复合材料物理性能的影响

研究了纳米单斜ZrO2含量对Al2O3／ZrO2复合陶瓷烧结性能的影响。在单斜ZrO2初始含量较少的情况下，处于Al2O3颗粒之间的部分ZrO2颗粒阻碍了颈部的形成，使样品的烧结密度降低。但随着单斜ZrO2初始含量的增加，纳米单斜ZrO2颗粒之间的接触机会增多，使得样品烧结密度提高。实验结果表明，纳米ZrO2的体积分数对复合材料的烧结性能有着明显的影响。     

纳米ZrO2基固体电解质的性能研究

在纳米ZrO2粉中单掺纳米Y2O3及复合掺杂纳米Y2O3、纳米Al2O3，通过单轴、二次加压成型，在1200℃下烧结2h后随炉冷却，研究其陶瓷烧体的致密特性、电导率及活化能等。发现3YSZ的机械性能好于8YSZ，而8YSZ的电性能优于3YSZ；4YSZ当Al2O3含量为0．5％时相对密度最大，达99．2％。     

纳米SiC颗粒复合对Al2O3_ZrO2陶瓷材料力学性能的影响

研究了纳米SiC颗粒复合对Al2O3—ZrO2陶瓷材料力学性能影响的两个因素，即ZrO2的相变强韧化和纳米SiC颗粒的弥散强韧化。实验发现，处于晶界的纳米SiC颗粒，有松弛晶界应力的作用，使得样品中在室温下保留的四方相含量减少，ZrO2的相变强韧化作用减小，但纳米SiC颗粒在晶界处对裂纹的钉扎作用又改善了材料的力学性能。如果两个因素能协调作用，将会使强韧化效果增大，反之则会降低。     

微波烧结Y2O3-ZrO2陶瓷的特异性

用微波和常规方法烧结了Y2O3掺杂量为2%(摩尔分数)的ZrO2陶瓷(2Y-TZP陶瓷).用X-射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观测了材料的相组成和显微结构,同时研究了材料的致密性和力学性能.结果表明尽管微波烧结的样品平均晶粒尺寸比临界晶粒尺寸大很多,但其四方相的含量却比常规烧结的样品多;微波烧结的2Y-TZP陶瓷抗弯强度较高.     

La2O3/Al2O3/TiO2纳米复合粉体的制备及其耐温性能的研究

以TiCl4、La2O3、Al片为原料,采用液相共沉淀法制备了La2O3/Al2O3/TiO2纳米复合粉体,采用DSC-TG、XRD、TEM技术对该纳米复合粉体进行了表征.结果表明纳米TiO2粉体经La2O3掺杂和Al2O3复合后,其耐温性能得到显著提高,该复合粉体经900℃煅烧后,粒径在32nm左右,锐钛矿含量约为77.2%(mol%)     

(Zr02)0.92(Gd203)0.08固体电解质的水热法合成及其燃料电池性能

用新制备的(Zr,Gd)(OH)x·yH2O共沉淀作前驱体,在强碱性介质中水热合成了立方相(ZrO2)0 92(Gd2O3)0 08纳米晶.(ZrO2)0 92(Gd2O3)0 08纳米晶在较低的温度(1450℃)下烧结,制得了致密的固体电解质陶瓷样品,与通常的高温固相合成方法相比,烧结温度降低了150℃以上.本文还测定了水热反应介质pH值分别为13,11,9的陶瓷样品800℃～1000℃下的燃料电池性能.结果表明,该系列样品的燃料电池匀具有稳定的放电性能,在这一系列中又以用水热反应介质pH=9的陶瓷样品组成的燃料电池的性能最高,在1000℃下,其短路电流密度为240mA·cm-2.     

Gd掺杂对0.7BiFeO_3-0.3BaTiO_3固溶体的结构和性能的影响

采用固相法合成了0.7BiFeO3-0.3BaTiO3-xmolGd2O3固溶体(x=0,0.003,0.006,0.009,0.012).XRD测试结果显示:0.7BiFeO3-0.3BaTiO3在室温下是赝立方相,Gd2O3的掺入抑制了四方相的形成,随着Gd3+掺入量的增加,样品结构从赝立方相向三方相转变.介电性能测试表明:较高频率下,相对于其它样品,掺杂量为0.009和0.012的样品的介电性能明显提高;介电损耗随掺杂量增加明显增大.同时相关测试结果显示:Gd掺杂使样品的介温曲线变平缓,尤以掺杂量为0.009样品最为明显,其介电损耗曲线变化亦较缓慢,表明该样品介电性能的稳定性有较大提高.     

Al2O3对Ce0.8La0.2O1.9电解质材料性能的影响

制备添加Al2O3的(1-y)Ce0.8La0.2O1.9+yAl2O3(y=0、0.005、0.01、0.02、0.03、0.05、0.07、0.1)电解质材料. 考察Al2O3的添加对La3+单掺杂CeO2电解质材料烧结性能、热膨胀、离子电导率和抗弯强度的影响. 结果表明:Al2O3能促进Ce0.8La0.2O1.9的烧结;当Al2O3的摩尔分数大于0.02时,出现了第二相LaAlO3;Al2O3的添加能提高Ce0.8La0.2O1.9的离子电导率,当Al2O3的摩尔分数为0.005时,试样的离子电导率达到最大值;Al2O3的添加能有效提高Ce0.8La0.2O1.9的抗弯强度,抗弯强度随着Al2O3添加量的增加而增大;所有试样的热膨胀系数为(12.28～12.55)×10-6K-1.