固态电解质Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)中Li+的迁移特性

Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)是一种颇具前景的NASICON型锂离子固态电解质.本文通过第一性原理计算研究了不同Al掺杂浓度(x=0.00,0.16,0.33,0.50)对LATP的结构特性、电学特性以及Li^(+)迁移特性的影响.结果表明,Al能够稳定掺杂进入LiTi2(PO4)3(LTP)的晶体结构当中.当Al掺杂浓度x=0.16时,Li—O键的平均键长最长,成键强度最弱,而Ti—O键强度随Al掺杂浓度变化不大.Al掺杂浓度对LATP带隙的影响不大,但Al附近的O原子聚集了更多的负电荷,形成AlO6极化中心.Li^(+)不同的迁移方式(空位迁移、间隙位迁移和协同迁移)在Al掺杂浓度不同时展现出复杂的能垒变化,Li^(+)在空位迁移中迁移势垒随Al掺杂浓度的增大而升高,而在间隙位迁移中Li^(+)的迁移势垒变化相反,由于协同迁移中涉及空位和间隙位两种位点,Li^(+)的迁移势垒表现为随Al掺杂浓度的升高先降低后升高的复杂变化.当x=0.50时,LATP具有最低的Li^(+)迁移势垒0.342 eV,这个势垒值是间隙位迁移的结果.因此,通过改变Al掺杂浓度,可改变间隙Li^(+)浓度及迁移通道结构,进而调节Li^(+)的迁移性能,提高LATP中的Li^(+)导电性能.

(XB_2)_2(X=Al,Be,Na,Mg)团簇的密度泛函研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对(XB2)2(X=Al,Be,Na,Mg)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的电子结构、振动特性、成键特性和电荷特性等进行了理论研究.结果表明,团簇的几何结构大多是平面结构,通常是B-B键和B-X键共存,较少出现X-X键.团簇的稳定结构中通常是几个呈负电性的B原子形成一个负电中心,而其他B原子和X原子处在端位,且显正电性.

（XB2）2（X=Al，Be，Na，Mg）团簇结构与性质的密度泛函研究

用密度迁函理论（DFT）的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G＊基组水平上对（XB2）2（X=Al,Be，Na，Mg）团簇各种可能的构型进行几何结构优化，预测了各团簇的最稳定结构．并对最稳定结构的电子结构、振动特性、成键特性和电荷特性等进行了理论研究．结果表明，团簇的几何结构大多是平面结构，通常是B—B键和B—X键共存，较少出现X-X键，团簇的稳定结构中通常是几个呈负电性的B原子形成一个负电中心，而其他B原子和X原子处在端位，且显正电性。

高温扩散工艺制备带隙可调的β-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)薄膜

β-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)因其优异的抗击穿及带隙可调节性在现代功率器件及深紫外光电探测等领域展现出巨大的应用前景,然而传统直接生长工艺的复杂性和难度限制了其进一步的发展。因此,本文采用较为简单的高温扩散工艺在c面蓝宝石衬底上成功制备了β-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)纳米薄膜。利用X射线衍射、原子力显微镜、扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计对其进行了表征。由于高温下蓝宝石衬底中的Al原子向Ga_(2)O_(3)层扩散,β-Ga_(2)O_(3)薄膜将转变为Al、Ga原子比例不同的β-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)薄膜。实验结果显示:当退火温度从1 010℃增加到1 250℃时,薄膜中Al的平均含量从0.033增加到0.371;当退火温度从950℃增加到1 250℃时,薄膜的厚度从186 nm增加到297 nm,粗糙度从2.31 nm增加到15.10 nm;当退火温度从950℃增加到1 190℃时,薄膜的带隙从4.79 eV增加至5.96 eV。结果表明高温扩散工艺能够有效调节β-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)薄膜的光学带隙,为β-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)基新型光电子器件提供了实验基础。

Ce_(1-x)Cu_xO_(2-x)/Al_2O_3催化剂的制备及其甲烷催化燃烧性能

以γAl2O3为载体,采用共浸渍法制备了负载型Ce1xCuxO2x/Al2O3催化剂(x=0～1)以及不同Ce0.2Cu0.8O1.2含量的Ce0.2Cu0.8O1.2/Al2O3催化剂,采用XRD、TPR等现代分析测试手段对催化剂的结构进行了表征,评价了催化剂的甲烷催化燃烧性能.结果表明,Ce1xCuxO2x/Al2O3催化剂中Ce和Cu的摩尔比显著影响催化剂的催化性能,在载体γAl2O3表面,Ce和Cu形成了固溶体,从而提高了Cu的分散性,改变了Ce和Cu的氧化还原性能,提高了催化剂的甲烷催化燃烧性能,并且Ce和Cu之间存在着协同作用.

基于XRD的Al_2O_3纳米薄膜残余应力测试

利用X衍射技术测试了物理气相沉积Al2O3纳米薄膜的残余应力,分析了薄膜和基体间的应力测试原理,讨论了沉积温度、沉积速度和薄膜厚度等技术参数对残余应力的影响。实验结果表明,随着沉积温度升高,Al2O3薄膜残余应力值增大;当沉积速度增加时,Al2O3薄膜的残余应力增大,且从拉应力变为压应力;由于热膨胀系数的不同而产生热拉应力和温度不同产生马氏体相变的残余压应力,残余应力值先是随着晶化温度的升高而下降,然后随之而上升,在400℃进行晶化处理时,残余应力值表现为最小;残余应力随着薄膜厚度的增加而不断增大,当薄膜厚度较小时,薄膜残余应力的变化比较平缓,残余应力值较小,有利于提高薄膜界面结合强度。选择合理的薄膜制备参数,能精确地控制薄膜的残余应力,从而达到提高其结合强度的目的。

Mg_(1-x)Na_xB_2的结构和超导特性研究

在Ar气保护条件下 ,采用烧结扩散反应法制备了不同钠含量的Mg1-xNaxB2 块状样品。用X射线衍射及SQUID磁强计对样品进行了分析。X射线衍射检测结果表明样品中除了MgO杂相之外 ,主要为晶态MgB2 物相。SQUID测量结果表明 :钠的掺入仅使MgB2 超导转变温度稍有降低。同时发现在样品的烧制过程中 ,多于化学计量比的Mg粉并没有影响到超导的转变温度及转变温度的宽度。

Al_2Mo_(3-x)W_xO_(12)的合成及热膨胀特性的研究

使用共沉淀法合成了完全固溶的Al2Mo3-xWxO12系列粉体材料, 用热机械分析(TMA)压缩法测定其热膨胀系数,发现Al2Mo3-xWxO12的单斜-正交转变温度随x增加而下降;通过调整材料的组成,可以控制材料的热膨胀系数,并有望在此类材料中获得近零或负热膨胀材料。但是由于其结构的各向异性,多晶陶瓷内部存在的微裂纹使热膨胀曲线出现较大的滞后环。

离子束溅射沉积Al_2O_3纳米薄膜AFM及XPS分析

在单晶Si基片用离子束溅射沉积法制备了1-100 nm的Al2O3纳米薄膜.利用原子力显微镜分析和研究了不同厚度Al2O3纳米薄膜的表面形貌,并用X射线光电子能谱（XPS）仪和X射线衍射仪分别对100 nm的Al2O3纳米薄膜表面结构和成分进行了表征,结果表明：薄膜厚度在1-50 nm范围时,颗粒形态随着薄膜厚度的变化逐渐变化,由二维生长的胞状渐变为多个颗粒聚成的球状.当薄膜厚度大于50 nm时,小的球形颗粒聚成大球形颗粒,并且球形颗粒生长状态为三维生长.随着薄膜厚度的增加表面粗糙度先增加后减小,当薄膜厚为5 nm时出现最大值;在衬底温度低于100℃的条件下,沉积在基片上的纳米薄膜为非晶态,纳米颗粒为无方向性沉积,颗粒呈团球状,其成分基本满足Al2O3的标准成分配比.

Nd_2(Mn_(1-x),Al_x)_(17)化合物的结构性质

对电弧炉熔炼的Nd2 (Mn1 -x,Alx) 1 7(x =1～ 10 )化合物进行了X射线衍射研究。结果表明 ,Nd2 (Mn1 -x,Alx) 1 7(x =1～ 10 )化合物具有Th2 Zn1 7型结构 ,随着Al替代量的增加 ,Nd2 (Mn1 -x,Alx) 1 7(x =1～ 10 )化合物的晶格常数a ,c及单胞体积V都增加。对样品的时效研究表明 ,Nd2 (Mn1 -x,Alx) 1 7(x =1～ 10 )化合物在自然环境中十分稳定 ,这表明Al比C更能使富锰的 2∶17相 (Th2 Zn1 7)稳定。

Al2Hx（x=1～3）分子团簇结构与光谱研究

用密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法在6-311＋＋g（d，p）水平上对Al2Hx（x=1～3）分子团簇的几何构型、电子结构、振动频率、垂直电离能和垂直电子亲和能等性质进行了理论研究。通过对基态结构的几何参数分析发现，它们的基态结构趋于对称性较高的构型。它们的基态结构为：Al2H（^2A1）C2V，Al2H2（^1Ag）D2h和Al2H3（^2A’1）D3h，对基态结构的垂直电离能讨论表明，氢原子数从1增加到3，其气态分子越来越稳定。

TiB_2/6351Al复合材料喷丸层再结晶过程的X射线衍射分析

利用X射线衍射线形分析方法,研究了TiB_2/635lAl和6351Al喷丸形变层的再结晶行为,并得到了两种材料不同温度下等温退火晶块尺寸和显微畸变的变化,通过回归分析,获得了晶块长大激活能和显微畸变松弛激活能,结果表明,两种材料的再结晶激活能均大于纯Al的自扩散激活能,并且复合材料的再结晶激活能略大于铝合金基体的再结晶激活能,增强体阻碍加热过程中晶界和亚晶界的运动影响了复合材料再结晶激活能的提高。

水蒸汽对Ni/Ce-Zr-Al-O_x催化剂上CO_2-CH_4反应积碳的影响

采用水热合成-负载法制备了Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂,进行了CO2重整CH4的反应,并采用X射线光电子能谱(XPS)、程序升温加氢(TPH)等方法表征了在反应过程中催化剂表面的积碳物种,考察了添加少量水蒸汽对积碳的影响以及水蒸汽和表面积碳物种的作用.TPH实验测得有两类碳物种,一类是在250～350℃出现的少量α-碳,应主要是活性高的CH4解离碎片;另一类是在700℃附近出现的β-碳,应是导致催化剂失活的趋于石墨化或已经石墨化的积碳.β-碳比α-碳更容易同水蒸汽作用,添加少量水蒸汽到反应气中能够明显抑制β-碳的生成.活性测试结果表明,Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂显示了89%的CH4转化率和良好的稳定性,添加3.2%(φ)的水蒸汽后活性提高到94%,由于对非活性积碳的抑制,可以预料其稳定性也将进一步提高.

Al_(2-x)Y_xW_3O_(12)的合成与热膨胀特性的研究

用共沉淀法合成了Al2 -xYxW3O1 2 (x =0～ 2 )系列氧化物材料 .实验结果表明 ,通过调整稀土钇 (Y)的含量 ,可以使氧化物的本征热膨胀系数和宏观热膨胀系数逐渐由正到负变化 .但是由于其结构的各向异性 。

富氧条件下SnO_2/Al_2O_3催化剂上丙烯选择性还原NO_x的研究

考察了分别用浸渍法、共沉淀法和溶胶 凝胶法制备的SnO2 /Al2 O3 催化剂上丙烯选择性还原NOx 的催化活性 ,发现制备方法与Sn的负载量对其活性有重要影响 .溶胶 凝胶法制备的SnO2 /Al2 O3 催化剂活性最高 ,Sn的最佳负载量为 5 % .与浸渍法和共沉淀法制备的 5 %SnO2 /Al2 O3 催化剂相比 ,溶胶 凝胶法制备的 5 %SnO2 /Al2 O3 催化剂受水蒸汽的抑制作用较弱 ,并且在水和SO2 共存的条件下活性最高 .此外 ,反应气中丙烯及氧气浓度的增加有利于NOx

CO偶联临氢反应Pd-Fe/Al_2O_3催化剂的XPS研究

利用XPS及氩离子溅射等技术对CO偶联和临氢反应中所用催化剂表面活性组分和助剂的含量及其化学状态进行了分析 ,并通过测定氢在催化剂表面的化学吸附 ,以及氢浓度对催化剂活性的影响 ,探讨了CO偶联反应中催化剂临氢失活的主要原因 .XPS表征结果表明 ,CO偶联反应中催化剂活性组分以Pd0 和Pd2 + 形式共存 ;而临氢反应后仅以Pd0 形式存在 ,助剂FeO从催化剂的内部向表面迁移且有少量Fe2 + 转变为Fe3 + .催化剂临氢失活的主要原因是H2 在活性组分Pd及助剂Fe(主要是FeO)表面均可形成解离吸附 ,形成的金属氢化物可在低活化能条件下发生迁移 .这种迁移有利于副产物乙醇的生成 ,从而削弱了CO偶联主反应 ,催化剂表面活性组分Pd的相对含量减少 ,并几乎处于钝化状态 ,导致临氢反应中CO转化率、草酸二乙酯选择性及空时收率均下降 .停止通入H2 后 。

X射线荧光光谱法测定焦炭、焦粉灰分中T.Fe、SiO_2、Al_2O_3、CaO、MgO、K_2O和Na_2O的含量

介绍了采用荧光光谱法测定焦炭、焦粉灰分中T.Fe、SiO_2、Al_2O_3、CaO、MgO、K_2O和Na_2O含量的实验条件,与化学法相比,该方法简便快捷,测量精密度高,准确性好。

EDXRF法测定载Pd-Al_2O_3小球的Pd含量

介绍了用能量色散X射线荧光光谱(EDXRF)法测定载Pd-Al2O3小球Pd含量的分析方法。该方法在样品中定量加入内标元素Mo,再加入王水溶解载Pd–Al2O3小球上的Pd,制成滤纸试样片,用能量色散X射线荧光光谱仪测定其Pd含量。该方法简便、快速,测定载Pd–Al2O3小球Pd含量为30wt%～50wt%时,其测量结果的相对标准偏差不大于0.9%,检出率为98%～102%。该方法可通过调整加入内标元素Mo的量,扩大测定Pd含量的分析范围。

2:17型结构的Ho_2(Fe_(1-x)Co_x)_(15)Al_2化合物的结构与磁性

用电弧熔炼的方法制备了Ｈｏ２（Ｆｅ１－ｘＣｏｘ）１５Ａｌ２（ｘ＝０，０．２，０．４，０．６，０．７，０．８，０．９，１．０）化合物，用Ｘ射线衍射和磁性测量研究了它们的结构和磁性。实验结果表明所有样品都为单相２１７型Ｔｈ２Ｎｉ１７六角结构。随Ｃｏ含量的增加，Ｈｏ２（Ｆｅ１－ｘＣｏｘ）１５Ａｌ２化合物的单胞体积Ｖ，晶格常数ａ、ｃ线性下降；居里温度Ｔｃ单调上升；饱和磁化强度先升高后下降，在ｘ＝０．２时达到极大值。当ｘ＜０．６时，化合物均为面各向异性；当ｘ≥０．６时，化合物在高温下出现自旋重取向现象，这可能与Ｃｏ原子的择优占位有关。

铝含量对Mg_(2-x)Al_(x)Ni镁基储氢新能源汽车电池合金性能的影响

电化学循环稳定性和耐碱液腐蚀性能较差制约了镁基储氢新能源汽车电池合金的发展。采用球磨后烧结的两步法制备了Mg_(2-x)Al_(x)Ni(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)储氢新能源汽车电池合金试样,并进行了显微组织、充放电循环和耐碱液腐蚀试验及分析。结果表明:随Al含量增加,合金放电容量衰减率先减小后增大,腐蚀电位先正移后负移,合金电化学循环稳定性和耐碱液腐蚀性能先提高后下降。Mg_(2-x)Al_(x)Ni(x<0.3)合金内部“白亮颗粒”大小不一、分布均匀性较差;Mg_(2-x)Al_(x)Ni(x=0.4)合金内部“白亮颗粒”尺寸较为一致呈均匀分布;Mg_(2-x)Al_(x)Ni(x=0.5)合金内部“白亮颗粒”尺寸和缺陷体积均明显增大。与Mg_(2)Ni相比,Mg_(2-x)Al_(x)Ni(x=0.4)合金充放电循环10次后的放电容量衰减率从60%减小至36%,腐蚀电位从-0.946523V正移至-0.907812V,合金具有最佳的电化学循环稳定性和耐碱液腐蚀性能。