混合传导陶瓷透氧膜

氧离子-电子混合传导陶瓷氧化物可以广泛用于空气分离制氧、碳氢化合物氧化膜反应器以及气体传感器与固体氧化物燃料电池的电极等，越来越引起人们极大的兴趣．对氧离子-电子混合传导陶瓷氧化物、合成方法以及在作为氧渗透膜方面的应用等作了详细论述．     

氧离子导体La2 Mo2-xWxO9的研究进展

自2000年Lacorre等人报道了La2Mo2O9具有较高的氧离子电导率以来,La2Mo2O9基氧离子导体由于其优异的性能而受到人们的关注,特别是W替代的La2Mo2O9基氧离子导体材料.本文综述了氧离子导体La2Mo2-xWxO9的研究现状.主要介绍了氧离子导体La2Mo2-xWxO9的结构特征、氧离子扩散行为与相变机制、化学稳定性问题和氧离子电导率等性能.已有的研究结果表明,W替代的La2Mo2O9在化学稳定性和直流电导率方面比纯La2Mo2O9具有更好的优势,可望在固体氧化物燃料电池和氧传感器等方面得到广泛的应用,具有极大的发展潜力.     

固体氧化物燃料电池电解质用离子导体

固体氧化物燃料电池以其高的能量转换效率和清洁的发电而被广泛研究。其中电解质--离子导体材料是影响固体燃料电池的效率和热力学稳定性的关键。作为所期望的电解质材料应满足以下要求：（1）高的离子导电,（2）低的电子导电,（3）在使用条件-热力学稳定,（4）好的综合力学性能。在一些荧石相关结构和钙钛矿塑结构的氧化物中通过掺杂和取代形成氧空位可得到高的氧离子导电性。本文介绍了一些这类离子导体材料,并讨论了它们的特性。     

固体氧化物燃料电池电解质用离子导体

固体氧化物燃料电池以其高的能量转换效率和清洁的发电而被广泛研究.其中电解质—离子导体材料是影响固体燃料电池的效率和热力学稳定性的关键.作为所期望的电解质材料应满足以下要求(1)高的离子导电,(2)低的电子导电,(3)在使用条件一热力学稳定,(4)好的综合力学性能.在一些荧石相关结构和钙钛矿塑结构的氧化物中通过掺杂和取代形成氧空位可得到高的氧离子导电性.本文介绍了一些这类离子导体材料,并讨论了它们的特性.     

基于第一性原理计算Co基尖晶石MCo2O4(M=Fe,Mn, Cu,Ni)磁性和电性

利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对Co基尖晶石氧化物MCo₂O₄(M=Mn, Fe, Ni, Cu)的电子结构和磁学性质进行了计算，得出Co基尖晶石氧化物的稳定结构，总结了这些化合物呈正尖晶石和反尖晶石分布时的电子结构和磁构型.比较计算CoFe₂O₄和FeCo₂O₄发现改变阳离子的分布会影响材料的电学性质，通过研究得出，Co基尖晶石氧化物结构为正尖晶石的材料都具备铁磁性，结构为反尖晶石的材料都具备亚铁磁性.     

钙钛矿型氧化物混合离子-电子导体在固态氧化物燃料电池阴极材料领域的研究进展

介绍了混合离子-电子导体（mixed ionic-electronic conductor,MIEC）钙钛矿氧化物的工作原理、合成和制备方法、电学和电化学性能表征技术，回顾了2022年MIEC钙钛矿氧化物在固态氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell,SOFC）阴极材料领域中的研究进展，包括MIEC钙钛矿氧化物的表面化学调控、新型MIEC钙钛矿氧化物的发展、MIEC钙钛矿氧化物合成和制备方法上的创新。     

钠离子电池正极材料磷酸钒钠的碳包裹制备及钛掺杂改性研究

磷酸钒钠(Na₃V₂(PO₄)₃,简写为NVP)具有钠离子快速导体结构,被认为是很有前景的钠离子电池正极材料。但是NVP的低电子导电性以及循环过程中大的结构变化阻碍了其商业化应用进程。通过在NVP中引入导电碳载体以及进行微量的钛掺杂,显著提升了其电子和离子导电性。碳载体可以改善其电子导电性,同时为其体积变化提供了有效的缓冲;而微量钛掺杂一方面可以提升晶体结构的稳定性,同时加快了离子扩散和传输。碳包裹和钛掺杂的协同效应极大地改善了磷酸钒钠正极的电化学性能,在恒电流充放电测试中,0.1 A·g^-1电流密度下循环100周后,其可逆容量可以达到111.7 mA·h·g^-1;在倍率测试中,在10.0 A·g^-1电流密度下,可逆容量可以达到85.3 mA·h·g^-1。     

Bi2CuO4的氧渗透和高温电导性能研究

通过固相烧结法制备了Bi2CuO4材料,并对其在中高温下的电导性能及氧渗透性能进行了研究.研究表明,Bi2CuO4在700℃以下时为电子导体,而在700℃以上时其离子电导随温度的增加而显著的增加,在780℃左右时与其电子电导相当,是一种较好的氧离子-电子混合导体.氧渗透测量表明在786℃时,厚度为1.72mm的样品在上表面氧分压为0.209atm,下表面氧分压为0.006atm时的氧渗透率达到5.93×10-8mol/scm2.     

焦炉煤气在透氧膜反应器中的重整机理

通过实验设计和透氧量测定研究焦炉煤气(coke-oven-gas,COG)或天然气中的甲烷在透氧膜反应器中的部分氧化重整途径,提出反应器内的"重整-透氧"机理模型.在由混合导体和催化床构成的透氧膜反应器中,催化床主要实现甲烷裂解和催化重整的功能,在膜表面处的催化金属微粒完成了还原性气体的"吸附—溢流—氧化"过程,进而强化混合导体内部的氧离子传导.     

氧化物中存在O2p空穴的典型实验结果和磁性氧化物的O2p巡游电子模型

负二价氧离子具有满壳层价电子结构(2s²2p⁶).负一价氧离子的价电子结构为2s²2p⁵,相当于存在1个O2p空穴.传统的凝聚态物理和材料化学研究中都假设氧化物中的氧离子全部为负二价离子，在迄今为止的绝大多数研究氧化物磁性和电输运性质的报道中，采用关于磁有序的超交换和双交换作用模型，都没有考虑O2p空穴的影响.然而，许多价电子状态实验证明，在氧化物中存在不可忽略的O2p空穴，即存在不可忽略的负一价氧离子，其占比可达30%或更多.基于这些实验结果，对传统磁有序模型进行改进，英美学者首先进行了探讨，笔者所在课题组与中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室合作进行了系统的研究.介绍了相关的典型实验结果和理论模型.     

La_(1-x)Sr_xMnO_(3-δ)的缺陷结构及电子-离子导电

分析Ｌａ１－ ｘ Ｓｒｘ ＭｎＯ３－ δ材料在氧化学配比、氧过量和氧缺乏条件下的缺陷结构和它们的导电行为．对于不同的δ,依材料所形成的缺陷不同,表现出电子导电和离子导电．一方面,在Ｌａ１－ ｘ Ｓｒｘ ＭｎＯ３－ δ材料中由于Ｓｒ２＋ 替代Ｌａ３＋ 使得锰变价,造成在材料中形成电子空位（或掺杂能级）,因此材料出现电子导电．另一方面,在氧缺乏的条件下,形成的氧空位在高温下具有较大的可动性,能为氧离子的传输提供通道,使材料具有氧离子导电性．因而Ｌａ１－ ｘ Ｓｒｘ ＭｎＯ３－ δ在不同的氧环境下可具有电子和电子－离子混合导电能力．     

镍氧化物超导体的发现与研究进展

镍氧化物超导材料的发现,激发起研究人员新一轮对近似铜氧化物新型超导材料的探寻以及对高温超导机理中有关晶体结构-电子结构密切关系的研究兴趣.本文重点从具有无限层结构的掺杂镍氧化物(Nd_0.8Sr_0.2NiO₂)超导体的发现、目前的实验研究进展、对其电子结构及物理机制的研究等方面概述这类新型超导材料的基本特性,并在结尾对镍基超导体系的构建、一些亟待解决的物理和材料问题以及今后研究的方向等作开放性讨论.     

Bi2CuO4的氧渗透和高温电导性能研究

通过固相烧结法制备了Bi2 CuO4材料 ,并对其在中高温下的电导性能及氧渗透性能进行了研究 .研究表明 ,Bi2 CuO4在 70 0℃以下时为电子导体 ,而在 70 0℃以上时其离子电导随温度的增加而显著的增加 ,在 780℃左右时与其电子电导相当 ,是一种较好的氧离子 电子混合导体 .氧渗透测量表明 :在 786℃时 ,厚度为 1 .72mm的样品在上表面氧分压为 0 .2 0 9atm ,下表面氧分压为 0 .0 0 6atm时的氧渗透率达到 5.93×1 0 -8mol/scm2 .     

ZrO_2－Tb_2O_（3．5）－Y_2O_3氧化物体系的混合导电性和氧渗透

以电化学方法研究了ＺｒＯ２－Ｔｂ２Ｏ３．５－Ｙ２Ｏ３复合氧化物体系的混合电导和氧渗透性，并从固体缺陷化学的角度进行了讨论．结果表明，在所研究的组成范围内（Ｔｂ含量高达５０ｍｏｌ％），试样皆为面心立方萤石结构，其晶格常数随Ｔｂ含量增多而线性增大．Ｔｂ元素的变价及其随温度和组成的依赖关系决定了体系的混合电导性质．Ｔｂ含量的增多导致电子电导的增大，而Ｙ的掺入对其电性质的改善不明显．氧渗透性决定于材料电子电导和离子电导的综合作用，氧渗透通量较ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３体系提高了１～２个量级．氧渗透过程机制遵循氧离子和电子空穴通过材料膜的体扩散为控制步骤这一模型．     

固体电解质的离子能带模型

在Rice和Roth的自由离子模型和Flynn的离子极化子模型的基础上,根据骨架离子周期势场中薛定谔方程的布洛赫解,提出与半导体的能带模型相类似的离子能带模型,来解释离子晶体与固体电解质的区别,固体电解质的相变,本征快离子导体和缺陷型快离子导体的区别,电子—离子混合导体中离子电导与电子电导的关系以及同一种组成的快离子导体在晶态和非晶态电学性质的差别。强电解质溶液的理论可以从离子能带模型进行解释,并可从这种解释出发,寻找合适的定向偶极子来提高室温下的离子晶体的电导率。     

n型CaMnO3基氧化物热电材料研究进展

n型CaMnO3基氧化物是一种具有优异高温热电性能的n型热电材料体系,从CaMnO3基热电氧化物晶体结构、物性、电子结构、电热传输理论以及Ca位掺杂、Mn位掺杂、Ca和Mn位复合掺杂优化其电热输运性能的角度,综述了n型CaMnO3基热电氧化物的最新研究进展,给出了存在的问题和今后研究的方向.     

CIGS薄膜太阳能电池用背电极性能研究

CIGS薄膜太阳能电池的传统背电极中的导电层为了满足电阻要求,必须使用较厚的Mo薄膜作为电子传导层进行电流传输,同时作为电子触头与CIS半导体接触.但较厚的Mo薄膜导致背电极内部应力较大、薄膜制备速度慢且成本高,因此,需开发厚度小、应力小、成本低的新型背电极.新型背电极需要具有较高的电流传输能力,并且经过高温硒化处理后...     

氧离子导体Na0.525Bi0.475ZrO2.975的制备与性能

氧离子导体电导率对于固体氧化物燃料电池的性能起着决定性的作用。采用传统固相反应法合成单一钙钛矿结构的Na_(0.525)Bi_(0.475)ZrO_(2.975)氧离子导体,利用交流阻抗谱来研究Na_(0.525)Bi_(0.475)ZrO_(2.975)材料的氧离子导电性能,氧离子电导率会随温度的升高而增大,电导率的对数与温度的倒数近似于呈线性关系,在748 K温度时,其氧离子电导率为1. 2×10~(-6)S/cm,进而根据Arrhenius关系计算得到氧离子的扩散激活能为0. 92 e V。通过与结构类似的Na_(0.525)Bi_(0.475)ZrO_(2.975)材料性能的比较分析,较大的Zr~(4+)半径和较强的Zr—O键直接导致在相同氧空位浓度Na_(0.525)Bi_(0.475)ZrO_(2.975)材料中较高的氧离子扩散激活能和较低的氧离子电导率。     

调控氧八面体旋转实现钙钛矿氧化物的物性（英文）

复杂钙钛矿氧化物由于多个自由度的相互竞争和耦合，在磁性、电输运和电极化特性方面表现出极为丰富的物理性质。其中，B位离子和O离子形成六配位八面体单元，相互之间通过共用顶点连接，形成钙钛矿氧化物的基本框架。这提供了一个调整其物理性质的关键平台。特别是，氧八面体的旋转或扭曲可以打破竞争的平衡，从而导致许多演生物态。为了进一步阐明钙钛矿的演生物性与氧八面体行为之间的微妙关系，我们综述了钙钛矿氧化物的结构和氧八面体旋转的表征方法，并例举了几种典型钙钛矿异质结构体系中的输运、电极化和磁响应行为对氧八面体旋转模式的响应。了解如何操纵钙钛矿氧化物的八面体旋转行为以调节其物理性质，并结合制造工艺合理设计，能够有效指导新型电子功能材料和器件的开发和应用。     

电子注入与自束缚电子机制

本文通过介绍外加电场改变Pr_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3/Nb-SrTiO_3结器件偏压势垒及电致改变器件超导与铁磁性能的实验来说明,电致触发引起改变器件材料本征性质的原因是材料中载流子发生了变化.以此引入并探讨电子注入以及形成自束缚电子驱动机制.因为零电压下被改变的材料本征性质仍然得以保留,则被注入的电子应该仍然停留在器件材料内部.从能带论的角度出发,停留在器件材料内部的被注入电子应该会改变材料的离子价态与能带并对于材料的本征性能电阻、超导和铁磁性质产生影响.发表的光电子能谱实验结果说明,氧化物器件电致电阻开关前后材料离子价态确实出现了变化.实验数据还展示,电触发状态的器件电阻值依赖于电触发的电压、电流或脉冲时间,这应该是展示触发引起的电阻值与注入电子数量相关.发表的电致电阻开关变换实验数据进一步说明电子注入以及形成自束缚电子驱动机制的合理性.仔细测量的实验数据中可以观察到自建偏压势垒的出现,这对于充分理解电致激发形成了亚稳态自束缚电子是关键的.通过对实验数据的系统整体思考和分析,确实构建了认识电致电阻开关变换驱动机制的合理框架.而该通过电子注入改变材料本征性质的新方法则打开了物理和材料学应用及研究的新领域.