烧绿石型稀土复合氧化物(Y_(1-x)La_x)_2Sn_2O_7的合成及结构研究

烧绿石型复合氧化物 A_2B_2O_7是一类具有催化性、铁电性、铁磁性、发光性、离子导电性的新型无机非金属材料,并可用于废物处理。近几年,国外一些学者对它的研究日渐增多,但国内的研究并不多见。关于 A 位掺杂稀土—锡烧绿石型复合氧化物的研究更为罕见。目前,一般都采用传统的固态烧结法合成烧绿石型化合物。这对于提高该类材料的性能受到一定限制。为了制备高纯度、高细度和颗粒均匀的粉晶原料,我们试验了柠檬酸络合法。     

多铁性材料CaMn_7O_(12)的制备与电输运特性

利用固相烧结法制备了多铁性材料CaMn7O12多晶块材,断面扫描电子显微镜(SEM)形貌图显示样品的结构致密.使用热释电方法测量CaMn7O12多晶块材的铁电极化,说明材料具有铁电性.测量了CaMn7O12多晶块材的直流和交流输运特性,结合交流阻抗谱辅助等效回路分析法,对测量数据进行拟合.结果显示CaMn7O12多晶块材的直流和交流输运特性都符合Mott的VRH(variable range hopping)机制,其能带是近似于原子能级的窄带.     

(ITO)_x(SiO2)_(1-x)纳米颗粒薄膜的电输运性质

为了理解三维纳米颗粒薄膜体系中电子的跳跃传导行为,采用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了一系列不同Sn:In_2O_3(ITO)体积分数的三维(ITO)_x(SiO_2)_(1-x)纳米颗粒薄膜样品,对绝缘性样品在2~300,K温度范围内电导率与温度的关系进行了系统研究.在低温区(120,K),电导率与温度遵从lnσ■T~(-1/2)的关系,体系的电子输运机制符合Abeles等提出的跳跃传导模型,电子的输运以颗粒间的跳跃为主,颗粒库仑充电能主导着颗粒间电子的输运过程.而在高温区,体系的电子输运机制符合热涨落诱导的隧穿导电模型,热涨落电势主导着颗粒间电子的输运过程.     

高温超导体YBa_2Cu_3O_(7-x)的结构、形貌和性质

本文研究了高温超导体YBa_2Cu_3O_(7-x)的结构、形貌和性质。使用SEM,TEM,EDS和SAED等探讨了化合物成分、结构、形貌。测量了样品的电阻与温度、磁化率与温度的关系,得到零电阻温度T_(C0)≈91K,完全抗磁性温度88K。并对超导化合物YBa_2Cu_3O_(7-x)的性质作了初步分析。     

YBa_2Cu_3O_(7-x)单晶的生长

Damento等人和Kaiser等人用助熔剂法分别选用过量的CuO和CuO+BaCuO_2作为助熔剂,采用不同的生长条件,均生长出毫米量级的片状YBa_2Cu_3O_(7-x)单晶,T_c85～90K。我们研究了这两种方法,改进了生长条件,获得线度为2～3mm、厚度约为0.1mm的质量较好的YBa_2Cu_3O_(7-x)单晶。 按文献的方法,我们用的原料配比(摩尔比)为:     

轻、重离子辐照烧绿石Lu_2Ti_2O_7导致的非晶结构变化

采用标准固相反应烧结法制备烧绿石结构的Lu_2Ti_2O_7.在室温下,用800keV Kr~(2+)和200keV He~+进行辐照.辐照后的样品采用掠入式X射线衍射(GIXRD)表征.结果表明:用800keV Kr~(2+)辐照样品时,辐照剂量达到2×10~(14)cm~(-2)(相应dpa(displacement per atom)为0.4)时,样品出现非晶化转变,并且随着辐照剂量的增加,非晶化转变量不断增加,增加至一定值后不再变化,未出现完全的非晶化转变;用200keV He~+进行辐照时,即使辐照剂量增加至2×10~(17)cm~(-2)(dpa为1.25),样品也没有出现非晶化转变.通过分子动力学模拟对结果进行分析后发现:重离子辐照时,样品在较小范围内产生较多的缺陷,且电子能损较低,样品温度增幅较小,缺陷复合率低,易导致非晶化转变;而轻离子辐照时结果相反.     

用共沉淀法合成烧绿石型氧化物Y_2Sn_2O_7的过程研究

本文用 TG—DTA,IR,Raman 和 XRD 等手段研究了共沉淀法合成烧绿石型复合氧化物 Y_2Su_2O_7的过程.实验结果表明,溶液中 Y~(3+)和 SnCl_6~(2-)离子可能同时沉淀,各自形成微晶,随后相互作用形成复合胶体微晶,形成共沉淀的初始产物 YSn_2.它的 X 射线衍射是非晶态的.对YSn_2进行热处理时,Y 和 Sn 的氧化物发生固体反应.最后生成烧绿石型复合氧化物 Y_2Sn_2O_7粉晶.     

双层钙钛矿锰氧化物La_(1.34)Sr_(1.66)Mn_(2-x)Cr_xO_7的磁性和输运性质

采用固相反应法制备了双层钙钛矿结构锰氧化物La1.34Sr1366Mn2-xCrCrxO7(x=0,0.1,0.2,0.3.0.4)多晶系列样品,XRD分析表明,所有样品均为Sr3Ti2O7型四方结构,空间群为14/mmm.随着Cr3+离子掺杂浓度的增加,该系列样品的晶胞体积单凋减小.对于少量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.1),三维长程铁磁有序转变温度Tc3D升高,二维短程铁磁有序转变温度Tc2D降低;结构分析表明,x=0.1样品的晶格常数c最小,a最大,c/a达到极小值;样品中严重的品格畸变导致双交换作用强度的改变是其磁有序转变温度变化的主要原因.对于大量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.3,0.4),Tc3D降低,Tc2D基本保持不变.样品在150～300K范围内电阻率随着温度的降低单凋增加,显示出绝缘体或半导体行为,并且随着Cr离子的掺杂电阻率单调增加.     

Bi_(0.96)Sb_(0.04)单晶体的量子振荡及输运性质

铋锑(Bi_(1-x)Sb_x)合金在拓扑绝缘体的研究中具有重要的意义,Bi_(0.96)Sb_(0.04)单晶体的体电子具有类似狄拉克锥型的电子结构,具有特别的研究价值.通过对Bi_(0.96)Sb_(0.04)单晶体输运性质的测量发现其电阻率在温度高于120K呈现出类半导体材料的性质,而在低于120K呈现出类金属材料的性质.外加磁场后,其输运性质在低温和低场时观察到明显的弱反局域化特点.样品的磁电阻在高场下表现出了舒勃尼科夫-德哈斯(Shubnikov de Hass,SdH)振荡,且这一量子振荡在样品的霍尔电阻上表现得更加清晰,霍尔效应和量子振荡实验数据推算的载流子迁移率相互吻合.通过旋转被测样品在磁场中的角度,可以推测出输运过程主要由体电子承担,并得到费米面的大致形状近似为长短轴之比约为1.36∶1的椭球面.     

层状钙钛矿巨磁阻材料La_(1.2-x)Nd_xSr_(1.8)Mn_2O_7的微结构研究

利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)及高分辨电子显微镜(HREM)研究了层状巨磁电阻材料La1.2-xNdxSr1.8Mn2O7(x=0.2)的显微结构.研究结果表明,Nd掺杂氧化物La1.2Sr1.8Mn2O7仍具有四方对称性,即掺杂Nd没有改变原有的晶体结构.通过HREM观察发现,Nd掺杂氧化物La1.2Sr1.8Mn2O7含有较多的缺陷,其中包括与其他RP相形成的共生结构、(101)剪切结构以及一些比较复杂的缺陷结构.     

Bi_(1.6)La_(0.4)Ti_2O_7薄膜的制备及性能研究

采用化学溶液沉积法在ITO基片上制备不同退火温度的掺镧钛酸铋Bi1.6La0.4Ti2O7(BLT)薄膜。研究了其结构、介电性能、漏电流密度与外加电压I-V关系曲线和光学带隙。XRD射线衍射测试结果表明,经500、550、600℃1 h退火后的薄膜的主晶相为烧绿石结构,无杂相生成,600℃时BLT薄膜衍射峰比其他两种温度的强。在1 kHz频率下测得的介电常数、损耗因子分别为114,3%;129,3%;194,6%。BLT薄膜的漏电流密度与外加电压关系曲线表明,BLT薄膜600℃的漏电流比550和500℃稍微减小。通过透射谱分析得到BLT薄膜的光学带隙几乎不受温度影响,均为3.7 eV。这些结果表明制备BLT固溶体薄膜较佳为退火温度600℃,具有较好的性能,在光电器件有良好的应用前景。     

Gd掺杂层状钙钛矿La_(1.3)Sr_(1.7)Mn_2O_7的磁性和输运性质研究

用固相反应法制备了La1.3-xGdxSr1.7Mn2O7(x=0,0.05,0.1,0.2)多晶样品,研究该样品的电磁特性.研究结果表明:随着Gd的掺入,样品铁磁性减弱导致磁化强度、二维磁转变温度和三维磁转变温度都随之降低,在低温下有自旋玻璃态出现;样品的金属-绝缘体转变温度降低,电阻率增大.可见由于Gd掺杂导致晶格失配,减弱了双交换作用.对La1.3-xGdxSr1.7Mn2O7(x=0,0.2)多晶样品高温部分的ρ-T曲线拟合发现,样品在高温部分的导电方式符合小极化子模型.     

CoAl_xCr_(2-x)O_4纳米颜料的共沉淀法制备及其性质

采用化学共沉淀法制备尖晶石结构的纳米颜料CoAlxCr2-xO4(x=0,0.4,0.8,…,2.0),实验所得颜料粒度均匀、粒径小、分散性好、颜色鲜亮.利用X射线衍射(XRD)确定了样品的相结构,并利用XRD谱信息对6种试样的晶格常数、晶粒度及密度进行了计算分析;采用TG-DTA,FT-IR以及SEM等测试技术研究了粉体的形成、形貌及粒径.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2的制备及电化学性能研究

目的制备离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2微米球,并研究其电化学性能与掺杂Zr4+量的关系。方法以NiSO4·6H2O,MnSO4·H2O和Na2CO3等为原材料通过共沉淀的方法制备前驱物(Ni0.5Mn0.5)CO3,然后前驱物与ZrO2,Li2CO3混合均匀,在500℃下煅烧3h,900℃下煅烧16h得到正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2。结果 X射线衍射分析证明得到的产物为纯相,扫描电子显微镜图像显示得到的产物具有3~5μm左右的微米球形结构,并对锂离子电池的电化学性能进行了研究。结论 LiNi0.5Mn0.5O2掺杂了Zr4+后能有效降低锂/镍混排度,而且可提高具有微米球结构的LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2系列锂离子电池正极材料的电化学性能。     

Bi_(2-x)Pr_xSr_2Ca_2Cu_3O_y超导体的研究

本文报导在零电阻温度为83K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体中以不同含量Pr替代Bi的样品制备工艺、超导性能测试、X射线衍射及电镜的测量。测试表明Bi_(2-x)z Pr_x Sr_2 Ca_2 Cu_3 O_y中的Pr的摩尔含量x<0.2时样品的T_c在77K以上。这些样品随Pr含量的增加晶胞常数b,c有所增大,而a略有减小趋势。     

Ar/O_2对磁控溅射法制备Bi_(1.5)MgNb_(1.5)O_7薄膜结构与性能的影响

采用射频磁控溅射法在不同Ar/O2流速比下制备铌镁酸铋(Bi1.5MgNb1.5O7,BMN)薄膜。通过X线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和阻抗分析仪分别对薄膜的相结构、表面形貌和介电性能进行表征。结果表明:经过700℃O2气氛下退火处理,BMN薄膜形成立方焦绿石单相结构。当Ar/O2流速比为2∶1时溅射薄膜的表面粗糙度较小,漏电流较低,具有高的介电常数、低的介电损耗(1 MHz的测试频率下介电常数和介电损耗分别为158和0.4%),并且在0.8 MV/cm的外加电场下介电可调率和优质因子分别为16.4%和36。     

三维纳米花状Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3的制备及其可见光催化性能

25℃下,以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KI为原料,在乙二醇和水的混合体系中进行磁力搅拌,继而通过NaOH溶液处理获得具有异质结的三维纳米花状Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3半导体材料,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等方法对样品进行表征与分析;然后以制备的样品为催化剂,研究其对罗丹明B的可见光催化降解作用.结果表明,添加15mL 2.0mol·L~(-1) NaOH溶液处理所得的Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3-15样品在2h内对罗丹明B的降解率为84.5%,表现出良好的光催化活性.     

NdIn_(3-x)Mn_x合金化合物的结构和磁电输运性质

本文应用非自耗真空电弧炉制备稀土NdIn3-xMnx(x=0,0.2,0.3,0.5)合金化合物.采用X射线粉末衍射(XRD)研究其相成分和结构,利用TREOR对衍射数据进行指标化,采用Rietveld全谱拟合分析方法测定了NdIn3-xMnx的晶体结构.结果表明:当x≤0.3时,为具有AuCu3型结构,空间群为Pm3m,Z=1,点阵常数a=4.640(6)-4.738(7);当x=0.5时,化合物中出现杂相In.在x≤0.3固溶区,Mn原子部分取代In原子占据3c(0.5,0.5,0)晶位,Nd原子占据1a(0,0,0)晶位.NdIn3-xMnx的磁化曲线显示:当x≤0.2时,呈现出顺磁结构;当x=0.3时,呈现出弱铁磁性和顺磁性的混合.NdIn2.7Mn0.3电阻率在0–300 K区间变化呈半金属性.     

Ca缺位的Ca_(3-x)Mn_2O_(7-d)的结构、磁性研究

采用固相反应法合成了具有Ca缺陷的钙钛矿氧化物Ca_(3-x)Mn_2O_(7-d)(x=0.04,0.08,0.12).其空间点群由原来的正方晶系的I4/mmm转变为斜方晶系的Cmcm,而且其倾斜程度随x增大而变大.随着x增大,晶格体积逐渐减小,但是沿着平面轴向(co和bo)膨胀.样品的XPS图谱分析表明Mn离子处于Mn~(3+)/Mn4+的混合价态,Ca-O键在固定区间内震动.Ca缺陷导致Ca_(2.96)Mn_2O_(7-d)样品在低于350K时出现了明显的铁磁性.Ca_(2.92)Mn_2O_(7-d)样品在345K出现了一个很小的停顿.电子的离域和本地化可以用来解释上面的磁性反常现象.样品具有低维磁性行为,x=0.04、0.08和0.12时的交换积分J0的估算值分别为25.4K、22.6K和19.7K.发现在x=0.04,0.08和0.12样品的转变温度(115K)存在一个倾斜的反铁磁性转变,而且这一温度随x增大而减小的程度是非常轻微的.线性变化的Ca_(2.88)Mn_2O_(7-d)样品的H/M-T曲线与居里-外斯近似匹配.计算出的Curie-Weiss温度θCW为164K,有效磁矩μeff为2.36μB.