钛酸铜钙陶瓷的电子结构与铕掺杂优化

为研究钛酸铜钙的电子结构及变化对介电性能的影响规律,采用第一性原理密度泛函理论计算钛酸铜钙陶瓷的电子结构与光学介电函数,通过溶胶-凝胶法制备稀土铕掺杂改性的钛酸铜钙陶瓷。系统研究掺杂不同量铕对陶瓷晶体结构、微观形貌特征以及介电性能的影响。结果表明钛酸铜钙中Cu-O和Ti-O之间存在强烈的共价键,形成CuO_(4)正方形结构和TiO 6八面体结构。CuO_(4)正方形结构决定钛酸铜钙的价带,TiO 6八面体结构决定其导带。钛酸铜钙的静态介电常数为5.30,并在光子能量为2.45 eV处达到最大峰值。钛酸铜钙的能量损失峰在10 eV附近,与等离子体振荡有关。X射线衍射分析表明所有样品均为体心立方结构,扫描电镜分析表明铕的掺杂能够抑制陶瓷晶粒长大,并使晶粒均匀化。室温频谱表明掺杂后样品介电常数有所降低,但仍为巨介电陶瓷,同时介电损耗在104~105 Hz处达到最小值0.0014;介电温谱表明铕掺杂能够提高陶瓷的温度稳定性并降低损耗,在75~200℃下的损耗均低于0.05。结合第一性原理计算与实验数据发现,铕掺杂使得价带顶的峰值更加扩展,带隙增大,陶瓷的绝缘性增强,介电损耗变小,介电性能优化。

TiO_(2)协同增强ZIF-8光催化降解特性研究

工业有机废水污染危害人类健康,阻碍经济的发展,是当前急需解决的问题。金属有机骨架(MOFs)材料因其独特的孔道结构、较大的比表面积、优异的吸附性能,有望成为工业有机废水处理的潜在新材料。ZIF-8(沸石咪唑酯骨架-8)具有复杂的SOD拓扑结构和高稳定性,其工业废水吸附应用价值逐渐受到关注。本文首先通过溶胶-凝胶法和温度调控制备最佳相比例的锐钛矿/金红石混合相TiO_(2)纳米颗粒,采用溶剂法在TiO_(2)颗粒表面原位生长制备了包覆型ZIF-8复合材料。结果表明,引入10%(质量分数)TiO_(2)与ZIF-8构筑的复合材料对亚甲基蓝(MB)污染物的降解率和反应速率遵循一级动力学模型,分别是纯ZIF-8的1.27和2.3倍。可控制备且均匀分布在ZIF-8有机框架材料孔道中的Zn/ZnO_(x)纳米异质结作为活化位点,增加与MB分子的接触面积,提升对载流子的俘获数量,同时TiO_(2)与裸露的高活性异质结界面形成协同增强效应,构成立体催化降解复合体系,提高催化降解能力。

核-壳结构BaTiO3@Ag复合陶瓷的介电性能及阻抗谱

采用化学沉淀法还原制备了不同Ag含量[0%、1%、3%、5%(质量分数)]包覆的BaTiO3纳米颗粒,通过烧结制备出BaTiO3@Ag复合陶瓷。研究了复合陶瓷的相组成、微观形貌、介电性能以及阻抗谱。结果表明:Ag包覆后BaTiO3颗粒呈"核-壳"结构,主相为单一钙钛矿相,烧结陶瓷晶粒细化均匀。随着Ag包覆量的增加,BaTiO3@Ag复合陶瓷的峰值介电常数和损耗均降低,损耗最小为0.004 87。Curie峰弥散展宽,弥散因子γ从1.08提高到1.42。温度稳定性提高,介电常数温度稳定性系数TCP由0.194降低到0.004 8。另外,BaTiO3@Ag复合陶瓷在200℃左右出现热激活介电弛豫现象,阻抗谱计算拟合所得电导激活能和弛豫激活能表明,此类弛豫现象由氧空位的双电离产生的导电电子与周围离子形成的缺陷偶极子短程跳跃所引起。