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。     

Nd掺杂Bi_4Ti_3O_(12)铁电单晶的铁电性能、介电性能（英文）

采用助溶剂法使用Bi_2O_3作为助溶剂生长出Bi_4Ti_3O_(12)和Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶。研究了Nd取代对Bi_4Ti_3O_(12)单晶铁电和介电性能的影响。Bi_4Ti_3O_(12)单晶的剩余极化(2Pr)和矫顽场(2Ec)分别约28μC/cm~2和71KV/cm,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶的2Pr和2Ec分别约20μC/cm~2/cm~2和41kV/cm。与Bi_4Ti_3O_(12)单晶相比,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶具有较低的漏电流约为10~(-8) A/cm~2。Bi_4Ti_3O_(12)单晶介电常数和介电损耗的值分别为73和0.04,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶的介电常数和介电损耗的值分别为105和0.018。结果表明,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶的铁电和介电性能均随Nd含量的增加而降低。     

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。     

Gd掺杂Li_4Ti_5O_(12)电化学特性的第一性原理研究

基于第一性原理计算,研究Gd掺杂的Li_4Ti_5O_(12)锂离子电池负极材料的电化学特性.Gd原子替代16d位的原子形成p型或n型的Li_4Ti_5O_(12),引入的空穴和电子有效提高Li_4Ti_5O_(12)材料的电导率,同时Gd的引入有效增大Li_4Ti_5O_(12)晶胞的晶格常数,从而加宽了Li离子在体系内的扩散通道,有利于Li离子的嵌入和脱出.作为一种零应变材料,Gd的掺杂有效提高Li_4Ti_5O_(12)锂离子电池负极材料的大倍率电流充放电性能、电池的充放电比容量以及材料循环性能的稳定性.     

Er3+掺杂0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3压电陶瓷的性能研究

采用传统固相烧结方法制备了Er~(3+)掺杂0.5Ba(Ti_(0.8)Zr_(0.2))O_3-0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3无铅压电陶瓷.考察了不同浓度Er~(3+)离子掺杂对其晶体结构和上转化发光性能的影响.XRD实验结果表明制备出的陶瓷样品均为纯的钙钛矿结构,且形成三方相和四方相的准同型相界.在980 nm波长激发下,陶瓷显现出明显的上转化发光性能,有3个明显的Er~(3+)特征峰,分别位于528,550 nm处绿光发射和661 nm处红光发射;当Er~(3+)掺杂量x=0.015 mol时,上转换发光性能达到最佳.该材料属于一种光-电多功能材料,即既具有上转换发光性能又具有铁电/压电性能.稀土掺杂0.5Ba(Ti_(0.8)Zr_(0.2))O_3-0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3固溶体的发光性能可以通过电场来调控.     

复合电解质Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/NaPO_3/NaTi_2(PO_4)_3的中温电性能研究

本文以H_3PO_4、Ti O_2、Al_2O_3和草酸钠为原料,合成了复合电解质Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/Na PO_3/Na Ti_2(PO_4)_3。采用XRD对复合电解质的结构进行了表征。研究了其在400-800℃范围内的电导率,并以Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/Na PO_3/Na Ti_2(PO_4)_3为电解质隔膜组装了H_2/O_2燃料电池。XRD结果表明反应物经过充分反应,形成了三元复合电解质。800℃时,Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/NaPO_3/Na Ti_2(PO_4)_3有最高电导率6.0×10~(-2)S·cm~(-1)。800℃时开路条件下复合电解质的极化电阻值为0.23Ω·cm~2,燃料电池最大功率密度为90.6 m W·cm~(-2)。     

稀土硫酸盐对Na_2Mo_(0.1)S_(0.9)O_4离子导电性的影响

为了开发用于SO_2气体传感器的固体电解质材料。对掺杂稀土硫酸盐的Na_2Mo_(0.1)S_(0.9)O_4体系的离子导电性和相关系进行了研究,取得了良好的结果;在掺有4m/oPr_2(SO_4)_3的体系中,280℃时电导率达到10~(-3)Ω~(-1)cm~(-1);差热分析表明,没有相变发生,成功地将Na_2Mo_(0.1)S_(0.9)O_4的高温快离子导电相稳定到了室温。     

低气压等离子喷涂TiO_2涂层的电学性能研究

本文利用改变低气压等离子喷涂(LPPS)TiO_2时工艺参数的方法,发现了TiO_2涂层还具有优良的电学性能。得出涂层的电导率与喷涂过程中TiO_2的氧分解量成比例增加,但涂层中的Ti_2O_3含量对电导率影响较大。涂层的光电流-电位特性依赖于涂层结构,当金红石形TiO_2涂层中含有适量的Ti_3O_5和Magneli相时,表现出最佳光电流-电位特性,并与光强度成正比例关系,若涂层全部由金红石形TiO_2或Ti_2O_3,Ti_3O_5和Magneli组成时,光电流-电位特性消失。     

氧压对PLD技术制备0.935Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-0.065BaTiO_3-0.01Al_6Bi_2O_(12)薄膜的影响

压电薄膜具有优异的铁电、压电和介电性能,被广泛的应用于存储器、微传感器和微驱动器等领域中.目前脉冲激光沉积技术(PLD)成为一种新兴的薄膜制备技术,沉积薄膜的质量容易受到衬底温度、氧压、靶材与衬底距离、激光能量等方面的影响.本文基于0.935Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-0.065BaTiO_3-0.01Al_6Bi_2O_(12)(简称为BNBT-0.01AB)薄膜,利用PLD制备技术研究了不同氧压(15Pa,30Pa)对沉积的薄膜结构与性能的影响.结果表明:在30Pa下沉积得到的薄膜产生了(l00)方向的择优取向生长,晶粒呈立方块状,有效压电系数d*33为103pm/V;15Pa下沉积得到的薄膜为随机取向,晶粒呈片状,有效压电系数d*33为69pm/V.本研究结果为选择合适的沉积参数提供了有利的参考.     

烧结工艺对Bi_(3.5)La_(0.5)Ti_3O_(12)陶瓷显微结构及其性能的影响

采用共沉淀法制备了平均粒径约为191nm的Bi_(3.5)La_(0.5)Ti_3O_(12)粉末。对比研究了传统烧结、快速升温两步烧结和快速升温一步烧结三种烧结工艺对处于近纳米级Bi_(3.5)La_(0.5)Ti_3O_(12)坯体的致密化、最终陶瓷的显微结构以及介电性能的影响。研究结果表明,烧结过程的保温阶段,相同的保温时间下,快速升温两步烧结工艺在第二阶段保温温度比其他两种烧结工艺降低30℃的情况下制备的试样的密度较高,平均晶粒尺寸最小;传统烧结工艺制备的试样密度低于其它两种工艺的试样密度,且试样晶粒尺寸最大;快速升温一步烧结工艺制备的试样密度最大。介电测试结果表明,采用不同烧结升温工艺均保温8小时制备的试样的介电常数随着试样晶粒尺寸的增加而增大,居里温度点随着晶粒尺寸的增加而向高温方向移动。     

掺杂对低压ZnO压敏陶瓷材料显微结构及性能的影响(3)

本文探讨了多种金属氧化物对ZnO—Bi_2O_3—TiO_2系材料的改性作用和对其微结构的影响,为得到预定性能的材料提供了掺杂方面的试验依据。     

BNT基无铅压电陶瓷研究进展

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)基无铅压电陶瓷,以其良好的电学性能和较高的居里温度等特点而倍受关注.近年来,对该体系陶瓷材料进行研究的报道越来越多.本文结合近年有关BNT基无铅压电陶瓷的报道,从离子掺杂,外掺氧化物及添加烧结助剂三个方面介绍了最新研究进展,并展望了BNT基压电陶瓷的发展趋势.     

(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.     

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).     

第一性原理研究Zr掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3电子结构及介电性能

采用基于密度泛函理论广义梯度近似方法,首先对BaTiO_3与(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3进行几何优化,计算出相应晶体结构并与实验值对照,确定方法的可行性,运用该方法研究Zr掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶格参数、电子结构及光学性质,进一步对比分析掺杂前后介电函数的变化情况。计算结果表明:所选取的方法计算结果与实验值符合较好,计算得到Zr掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体为四方相结构,与纯的BaTiO_3相比,对称性降低,介电函数峰值降低。     

利用固体电解质浓差电池测定冰晶石-氧化铝熔体中Al_2O_3的活度

利用固体电解质(ZrO_2+CaO)作为氧离子导体组成浓差电池:Pt(O_2吸附)|Na_3AlF_6+Al_2O_3(饱和)|ZrO_2+CaO|INa_3AlF_6+Al_2O_3(N_2)|Pt(O_2,吸附),测定了冰晶石-氧化铝熔体中Al_2O_3的活度并根据测定结果对Al_2O_3加入冰晶石熔体中所生成的新离子数目及其对Al_2O_3分解电压的影响,进行了讨论。     

第一性原理研究氧化物Ba(Zr,Ti)O_3的铁电性

Ba(Zr,Ti)O_3是一种无铅弛豫铁电氧化物.运用第一性原理方法研究了纯BaTiO3和Ba(Zr,Ti)O_3的铁电极化值.在2×2×2的超胞中构造了BaZr0.5Ti0.5O3和BaZr0.25Ti0.75O3的原子结构.半掺杂情况下铁电属性的差异主要来源于Ti和Zr离子结构的分布,对Ba(Zr,Ti)O_3的弛豫性给出了合理的解释.基于温度统计的Ba(Zr,Ti)O_3模型给出了依赖于合成温度的平均极化值,结果有助于理解和调制无铅弛豫铁电体Ba(Zr,Ti)O_3.     

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。     

钛酸铋钠基陶瓷及其复合薄膜的制备与介电性能

采用固相法制备处于准同型相界附近的钛酸铋钠基(BNT(陶瓷0.88Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.06BaTiO_3-0.06SrTi_(0.875)Nb_(0.1)O_(3 )(BNBT-STN),研究了其相结构、微观形貌和介电响应。材料形成均一的固溶体并表现出赝立方结构,通过修正的居里外斯公式拟合材料具有典型介电弛豫体特征。进一步,以柔性聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,BNBT-STN陶瓷颗粒为填充相,采用匀胶旋涂法制备了BNT/PVDF复合薄膜。扫描电镜表明纳米颗粒陶瓷填粉均匀分散在孔隙率很小的聚偏聚氟乙烯基体中,BNT和PVDF的界面通过BNT颗粒表面羟基中的H原子和PVDF的F原子以氢键结合。介电频谱揭示BNT/PVDF复合材料的介电常数和损耗随着频率的增加而下降。随着BNBT-STN含量增加,BNT/PVDF膜的介电常数线性增加,而介电损耗表现出先增加后减小的趋势。当复合量为40vol%时,材料的介电常数提高到47,同时损耗大幅度降低,表明BNT基复合PVDF材料在柔性电容应用上具有很大的潜力。     

Na_2Mo_(0.1)S_(0.9)O_4(α)和非稀土硫酸盐二元系的相关系和导电性研究

本文采用XRD、DTA和电测量技术研究了Na_2Mo_(0.1)S_(0.9)O_4(α)和非稀土硫酸盐二元系的相关系和导电性;我们发现在掺有8m/o CaSO_4体系中,280℃时电导率可达到10~(-3)数量级,与掺杂稀土硫酸盐的效果相似,但仍有相变存在;同时还讨论了掺入异价离子后电导率提高很多以及相变存在的原因。