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。     

Bi_2O_3——Na_2WO_4体系氧离子导体

1 引言近十多年来,科学工作者对Bi_2O_3基固体电解质的组成、温度与电导率的关系进行了大量研究.高桥武彦等人在Bi_2O_3中掺入各种金属氧化物进行探索,发现了一系列性质优良的氧离子导体.例如:(Bi_2O_3)_(0.75)(Y_2O_3)(0.25)、(Bi_O_3)_(078)(WO_3)_(0.32)等,在923K 时,前者氧离子电导率(σ_0-)为1.1×10~(-2)Ω~(-1)cm~(-1),后者σ_0-为4.1×10~(-2)Ω~(-1)cm~(-1).     

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.     

氧化铈和氧化钪掺杂对氧化锆材料中点缺陷的影响

介绍了两种稀土元素掺杂的氧化锆(ZrO_2)材料:氧化铈(CeO_2)掺杂ZrO_2和氧化钪(Sc_2O_3)掺杂ZrO_2.CeO_2掺杂ZrO_2材料的研究重点是温度和氧分压对其氧空位形成的影响,以及由此带来的其热力学参数的变化.Sc_2O_3掺杂ZrO_2材料的研究重点在ZrO_2的掺杂含量对其氧空位数量的影响,以及氧空位作为离子导通的载体在晶体和晶界上的变化对材料导电性能的作用.     

(La_(0.97)Yb_(0.03))_2Mo_2O_9的制备及电性能

采用XRD,SEM、氧浓差电池、电化学工作站等方法对高温固相反应法合成的(La0.97Yb0.03)2Mo2O9固体电解质材料的电性能进行了研究.结果表明,在600～ 800℃下,制得的样品氧浓差电池电动势的实测值与理论值吻合得很好,氧浓差电池放电性能证实了样品在该温度范围内为一纯氧离子导体.在测定温度范围内,不同气氛下的电导率随温度升高基本呈线性增大,湿润空气中表现出较高的电导率,800℃时达到最大值0.022 S·cm-1.     

Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体制备与性能研究

采用传统的固相反应法合成Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94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Na0.5Bi0.5TiO3材料电学性能及氧离子扩散的影响。在400℃时,Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料的晶粒电导率可以达到1.51×10-3 S/cm,是Na0.5Bi0.5TiO3材料电导率的5.5倍。在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94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t0= 6.12×10-13 s,氧离子在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94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Na0.5Bi0.5TiO3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。     

AgI的高压电学性质

利用在金刚石对顶砧上集成的微电路, 高压原位测量了AgI的电导率, 实验观察电导率随压力的变化规律, 并在不同压力下, 测量了岩盐相结构AgI的电导率随温度(293~443 K)的变化关系, 实验结果表明, ln(σT)与10³T^-1近似呈线性关系. 计算了传导离子浓度和Frenkel缺陷扩散的激活能, 并测量了KOH型结构AgI的电导率与温度和压力间的关系, 得到压力高于20 GPa时的能隙与压力关系.      

分散第二相SiO_2材料对Na_2Mo(0.1) S_(0.9)O_4离子导电性的影响

本文对分散第二相SiO_2材料掺入A_2BX_4型Na~+离子导体(Na_2Mo_(0.1)S(0.9)O_4的离子导电性进行了研究,结果表明,SiO-2含量为4m/o时电导率出现极大(σ=2.14×10~(-4)Ω~(-1)cm~(-1),在315℃时),同时给出了绝缘第二相材料能够提高母体电导率的原因。     

(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)Ti_(1-x)Zr_xO_3(x=0-0.05)压电陶瓷的制备及其电学性能研究

采用固相合成法制备了(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)Ti_(1-x)Zr_xO_3(x=0-0.05)压电陶瓷,通过XRD、SEM和电学性能测试方法研究了不同含量ZrO_2对陶瓷样品结构和性能的影响.XRD分析发现,ZrO_2的掺杂没有改变陶瓷的钙钛矿结构,但Zr元素的掺杂使得晶胞参数减小;SEM图片显示,随着ZrO_2的加入,样品平均晶粒尺寸减小,且晶粒尺寸分布更加均匀;ZrO_2的加入显著影响了样品的电学性能,随着ZrO_2的加入,室温剩余极化强度(P_r)、矫顽场(E_c)和压电常数(d_(33))都先增加后减小,当x=0.01时P_r和E_c分别达到最大值35.7μC/cm~2和4.72kV/mm,当x=0.03时d_(33)达到最大值144pC/N;随着ZrO_2的加入,陶瓷样品常温介电常数增大,退极化温度T_d逐渐下降,且各样品都具有典型的弛豫特性.     

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.     

新型锂离子导体Li5La3Ta2O12的内耗

采用低频内耗仪,以强迫振动方法测量了锂离子导体Li₅La₃Ta₂O₁₂在升温过程中的内耗和相对模量,并结合晶体结构分析其形成机制.结果表明：在大气环境的升温过程中,Li₅La₃Ta₂O₁₂出现2个明显的弛豫型内耗峰,其弛豫元（锂空位）之间存在相互作用,由Debye峰拟合得到其激活能和弛豫时间指数前因子分别为0.80～1.00 eV和10-14～10-26 s,利用耦合模型处理得到弛豫峰的激活能约为0.60～0.70 eV,与锂离子电导率的激活能（0.50～0.60 eV）接近;2个弛豫型内耗峰分别对应于锂离子在相邻四面体和八面体间（24d48g）以及相邻八面体间（48g48g）的扩散;随着Li₅La₃Ta₂O₁₂在空气中的放置时间增加,其内耗峰逐渐向高温区域移动,且其峰高度和激活能逐渐增大;Li₅La₃Ta₂O₁₂经室温时效处理后,水进入其晶格替代Li₂O而形成新的锂离子化合物Li₅-xLa₃Ta₂O1₂-x(OH)x（0相似文献   

Zn_(0.95)Co_(0.05)O的介电性质研究

通过在高温下(473~1 073 K)对离子电导率、交流电导率以及介电常数和损耗的测量,来研究Zn0.95Co0.05O体系的电学及介电性质,获得了体系的离子导电和交流导电的活化能,以及介电常数和损耗随温度和频率的变化关系.     

Bi2Se3纳米片的生长及其圆偏振光电流的研究

本文采用化学气相沉积法制备了三维拓扑绝缘体Bi₂Se₃纳米片。对Bi₂Se₃纳米片进行了详细的表征并研究了样品的圆偏振光致电流。在1064纳米圆偏振激光激发下,Bi₂Se₃纳米片的圆偏振光致电流强度随入射角的增大而逐渐增大。研究发现圆偏振光电流强度随着温度的降低先增大后减小,这与动量弛豫时间及电子空穴复合率相关。此外,我们还通过外加离子液体栅压调控Bi₂Se₃纳米片的圆偏振光致电流,圆偏振光致电流强度随着外加偏压的增大而减小,这是由于我们所测得的圆偏振光致电流由拓扑绝缘体Bi₂Se₃表面信号与二维电子气信号叠加形成,且二者方向相反导致。     

Growth characteristics of directionally solidified Al2O3/YAG/ZrO2 ternary hypereutectic in situ composites under ultra-high temperature gradient

Oxide eutectic ceramic in situ composites have attracted significant interest in the application of high-temperature structural materials because of their excellent high-temperature strength,oxidation and creep resistance,as well as outstanding microstructural stability.The directionally solidified ternary Al2O3/YAG/ZrO2 hypereutectic in situ composite was successfully prepared by a laser zone remelting method,aiming to investigate the growth characteristic under ultra-high temperature gradient.The microstructures and phase composition of the as-solidified hypereutectic were characterized by using scanning electron microscopy(SEM),energy dispersive spectroscopy(EDS),and X-ray diffraction(XRD).The results show that the composite presents a typical hypereutectic lamellar microstructure consisting of fine Al2O3 and YAG phases,and the enriched ZrO2 phases with smaller sizes are randomly distributed at the Al2O3/YAG interface and in Al2O3 phases.Laser power and scanning rate strongly affect the sample quality and microstructure characteristic.Additionally,coarse colony microstructures were also observed,and their formation and the effect of temperature gradient on the microstructure were discussed.     

Na_(3.3)Zr_(1.65-X)Ti_XSi_(1.9)P_(1.1)O_(11.5)系统的相组成及性能

通过高温（１１７３—１４７３Ｋ）固相反应．制备了钠快离子导体ＮＡ３．３Ｚｒ１．６５－ＸＴｉＸＳｉ１．９ Ｐ１．１Ｏ１１．５系统中Ｘ＝０－１．６５的一系列合成物，研究了该系统的相变情况，探明了在ｘ＝０．５－０．９ 的组成范围内可制得ＮＡＳＩＣＯＮ单相．其中电导性最好的是Ｘ＝０．６的合成物．在６２３ｋ时它的电导 率为１８．９Ｓ·ｍ－１，在４７３—６７３Ｋ温区里其电导激活能为４１．７ＫＪ／ｍｏｌｅ．     

Bi掺杂的Ca3Co4O9的微结构和电输运性能

采用固相反应法制备了Bi掺杂的Ca3Co4O9热电材料。利用XRD和SEM等方法表征了样品的物相和微观组织,利用四线法测量了所有样品的电导率。研究结果表明：Bi掺杂的样品具有Ca3Co4O9单相,晶粒呈片状结构;随着Bi掺杂浓度的增加,样品的平均晶粒大小和致密度增加,电导率增大;电导率增加与样品的致密度,择优生长,晶粒大小密切相关。     

膨润土矿物固体电解质的制备及导电性能研究

以膨润土为原料,经硫酸处理后得到层状结构明显的矿物材料,通过制浆干燥的方法向层间有效插入Na+,制备了在室温下具有较高离子电导率的固体电解质.考察了矿物材料的微观结构、Na+含量及含水量对矿物材料电导率的影响,并用扫描电镜、能谱、红外光谱和X射线衍射对其结构进行了表征,结果表明,此法制备的膨润土矿物电解质材料在常温下离子电导率最高可达到7.81×10-4 S·cm-1,比传统的高温固相法提高了2倍.     

Bi掺杂O3型NaNi0.5Mn0.5O2钠离子电池层状正极材料的制备与储钠性能

O3型NaNi_0.5Mn_0.5O₂拥有高理论比容量且易于制备,是商业钠离子(Na⁺)电池的首选正极材料之一,但其循环稳定性仍面临挑战。利用Bi对NaNi_0.5Mn_0.5O₂进行改性。研究发现,Bi的引入可以在晶粒生长过程中通过调节表面能实现晶粒细化,并且Bi的掺杂增加了层状正极材料的晶胞参数,为Na⁺提供了宽的扩散通道,提高了Na⁺的扩散能力,优化了Na⁺在脱嵌过程中的可逆性。改性后的NaNi_0.495Mn_0.5Bi_0.005O₂实现了在2.0～4.0 V的电势区间内0.2 C倍率下的可逆容量为138.1 mAh/g,在5 C倍率下循环100圈后容量保持率可以达到97%。     

Effect of high pressure sintering and annealing on microstructure and thermoelectric properties of nanocrystalline Bi2Te2.7Se0.3 doped with Gd

Bi2Te2.7Se0.3of high performance doped with Gd bulk materials was prepared by a high pressure(6.0 GPa) sintering(HPS) method at 593 K,633 K, 673 K and 693 K. The sample was then annealed for 36 h in a vacuum at 633 K. The phase composition, crystal structure and morphology of the sample were analyzed by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The electric conductivity, Seebeck coefficient, and thermal conductivity aspects of the sample were measured from 298 K to 473 K. The results show that high pressure sintering and the doping with Gd has a great effect on the crystal structure and the thermoelectric properties of the samples. The samples are consisted of nanoparticles before and after annealing, and these nanostructures have good stability at high temperature. HPS together with annealing can improve the TE properties of the sample by decreasing the thermal conductivity of the sample with nanostructures. The maximum ZT value of 0.74 was obtained at 423 K for the sample, which was sintered at 673 K and then annealed at 633 K for 36 h. Compared with the zone melting sample, it was increased by 85% at423 K. Hence the temperature of the maximum of figure of merit was increased. The results can be applied to the field of thermoelectric power generation materials.