Ba0.95Ce0.9Y0.1O3—α固体氧化物燃料电池性能

以Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α为固体电解质，Pt为电极，组成氢－空气燃料电池，测定了该电池600－1000℃下电流－电压特性、电极极化特性和电解质中各电荷载流子（质子、氧离子、电子空穴）迁移数及其电导率。实验表明，该电池放电性能良好，能稳定地输出电能，1000℃时的最大输出电流密度为680mA·cm^-2。正、负Pt电极极化特性很小，放电时的电压耗损主要由电解质电阻产生。在氢－空气燃料电池条件下，Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α显示混合离子（质子＋氧离子）导电性。随着温度升高，质子迁移数减小而氧离子迁移数增大，当温度为780℃时，质子和氧离子迁移数相同（0．46），在低于780℃时，质子电导占优势，而在高于780℃时，氧离子电导占优势。

钕掺杂对(Ba0.6Sr0．4)TiO3／MgO陶瓷结构和性能的影响

采用X射线衍射、扫描电镜及介电性能测试,研究了Nd掺杂对42%(Ba0.6Sr0.4)TiO3/58%MgO(质量分数)复相陶瓷微结构和低频介电性能的影响。结果表明,添加0%～0.6%Nd2O3的材料均由(Ba,Sr)TiO3和MgO两相组成,不含其他物相。随着Nd2O3掺杂量的增加,材料的晶粒尺寸变大,晶粒结合更加紧密。适量的Nd2O3掺杂可以获得适中的介电常数和较高的介电可调度,并使材料的介电损耗显著改善。0.4%(质量分数)的Nd2O3掺杂使材料的居里温度从-24.6℃迅速降低至-79.2℃,并改善了材料的温度稳定性。这时材料具有很好的介电性能,室温下(约25℃),100 kHz时介电常数为103.0,介电损耗为0.0005,2 V.μm-1偏置电场下样品的介电可调度为9.15%(10 kHz),能够满足移相器的应用要求。

施主掺杂对(Sr,Ba,Ca)TiO3基压敏陶瓷结构和性能的影响

采用常规固相法制备了(Sr,Ba,Ca)TiO3基压敏陶瓷.研究了等摩尔量的Y,Nb分别施主掺杂或Y和Nb共掺时对压敏陶瓷结构和性能的影响.结果表明,在其他条件不变的情况下,当Y和Nb等量共掺时,(Sr,Ba,Ca)TiO3基压敏陶瓷可获得较好的电性能:V1mA=12.2V·mm-1,α=13.6,εr=2.8×105,tanδ=0.103.

(Ba，Sr)TiO3半导化陶瓷PTC效应的改善

烧结温度、受主掺杂以及液相添加剂都会改变(Ba,Sr)TiO3陶瓷的PTC效应。结合微观结构变化和理论研究进展,讨论了这3种因素对PTC效应的影响。结果表明,低的烧结温度不利于低的室温电阻率和高的升阻比。高的烧结温度有利于获得高升阻比。MnO2含量的增加和BN的添加,分别从提高有效受主态密度和改善微观结构两方面改善了PTC效应。x(MnO2)由0.04%增加到0.05%,同时x(BN)=2%,在保持室温电阻率几乎不变的情况下,升阻比提高了2.5个数量级,阻温系数从4.0/10-2.℃-1增加到13.8/10-2.℃-1。

衬底材料对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

采用脉冲激光沉积系统分别在LaAlO_3(001)和MgO(001)衬底上沉积了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,以Pt做电极分别构架了Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3叉指电容器。利用X射线衍射仪、原子力显微镜和Aglient E4980LCR表分别对两种薄膜的结构、表面形貌和介电特性进行表征。研究发现:两种衬底都可以实现BST(001)薄膜的外延生长,MgO和LaAlO_3衬底上BST薄膜的晶粒尺寸分别为52 nm和42 nm。在室温40 V偏置电压下,Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3的调谐率分别为39.68%和29.55%,最低损耗分别为0.029和0.053。这说明衬底材料的晶格常数不同,最终导致了BST薄膜介电性能的不同。

(1-x)(Mg(0.9)Co(0.1))TiO3-x(Ca(0.61)La(0.26))TiO3陶瓷的微波介电性能(英文)

研究了(1-x)(Mg0.9Co0.1)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3(MCT-CLT)体系陶瓷的微波介电性能.目的是通过(Ca0.61La0.26)TiO3(CLT)协调(Mg0.9Co0.1)TiO3(MCT)陶瓷的谐振频率温度系数.实验发现,烧结温度和陶瓷组成对微波介电性能影响显著,当烧结温度为1300℃时,可以获得良好的致密度,当烧结温度超过1300℃时,陶瓷致密度和介电性能下降.此外,随着CLT含量的增加,材料的介电常数增大,品质因数减小.当CLT含量为13%,烧结温度为1300℃,保温2h,(MCCLT)陶瓷具有优良微波介电性能,εr=22.4,Q×f=35000 GHz,τf=-8.7×10-6/℃,从而达到实用要求.

掺钇(Ba,Sr,Ca)TiO3纳米粉体及细晶陶瓷的制备与性能

采用sol-gel法制备了Y3+掺杂Ba0.90Sr0.08Ca0.02TiO3(BSCT)纳米粉体及细晶陶瓷。通过TG-DTG、XRD、SEM和TEM对样品结构及形貌进行了表征,并测试了陶瓷的介电性能。研究表明,Y3+掺杂BSCT纳米粉体主要为立方相BaTiO3,烧结后陶瓷晶粒尺寸在0.68~2.24μm可控,Y3+掺杂可以抑制陶瓷晶粒的生长,使陶瓷的tC向低温方向移动。随Y3+掺杂量的增大,陶瓷的介电温谱εr-t趋于平缓,当x(Y3+)为7.0%时,陶瓷的室温εr大幅度提高到9 176。

Zn-V-B玻璃料对(Ba，Sr)TiO3陶瓷微观结构和PTC效应的影响

研究了Zn-V-B玻璃料的添加对(Ba,Sr)TiO3 PTC陶瓷微观结构和电性能的影响,并分析了玻璃料增强PTC效应的原因.扫描电镜结果显示,1 240 ℃烧结后玻璃料促进了晶粒长大,但1 280℃烧结后对晶粒生长影响不大.玻璃料一方面有助于晶粒长大和室温电阻率的降低;另一方面高阻的玻璃料存在于晶界增大了晶界电阻.随玻璃料加入量增加,1 240 ℃烧结后室温电阻率先减小后增大;烧结温度高于1 240 ℃,室温电阻率单调增大.通过分析MnO2和V2O5在ZnO压敏陶瓷中的变价以及Mn提高BaTiO3陶瓷PTC效应的机理,初步认为V的变价是玻璃料显著改善PTC效应的原因.

B2O3-CuO复相掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷低温烧结及性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了B2O3-CuO复相掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)的陶瓷样品。通过差热分析(DTA)研究了纯Ba0.6Sr0.4TiO3干凝胶煅烧过程中的反应过程;利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了B2O3-CuO复相掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的物相组成和微观结构;探讨了掺杂2%6B2O3-4CuO对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷致密度和烧结温度的影响。最后利用TH2818型自动元件分析仪系统地分析了掺杂不同配比、不同含量B2O3-CuO对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷材料介电性能的影响,得到了B2O3-CuO复相掺杂影响其性能的规律,即随着B2O3-CuO加入量的增加材料的介电常数和介电损耗开始增大随后减少。

CeO2缓冲层对蓝宝石基Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜结构和介电性能的影响

利用磁控溅射法制备Ce O_2缓冲层,通过脉冲激光沉积法制备Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,在Al_2O_3(11—02)蓝宝石基片上构架了Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3和Pt/BST/Al_2O_3叉指电容器,对比研究了Ce O_2缓冲层对BST薄膜结构和叉指电容器介电性能的影响。通过X射线衍射仪、原子力显微镜和LCR表分别对叉指电容器的结构、表面形貌和介电性能进行了表征。实验发现,直接沉积在蓝宝石上的BST薄膜为多晶结构,生长在Ce O_2缓冲层上的BST为(001)取向的高质量外延薄膜。生长在Ce O_2缓冲层上的BST薄膜相对于没有缓冲层的BST薄膜具有更小的晶粒和均方根粗糙度。在40 V偏置电压下,Pt/BST/Al_2O_3和Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3叉指电容器的调谐率分别是13.2%和25.8%;最小介电损耗为0.021和0.014。结果表明Ce O_2缓冲层对生长在蓝宝石基片上的BST薄膜结构和介电性能具有重要影响。

用PLD在不同衬底上制备Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜

用固相反应法制备了Ba0.5Sr0.5TiO3靶材,采用在LaAl03(100)衬底上PLD法制备Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜的最佳条件(衬底温度760℃,生长氧压5Pa,脉冲激光能量350mj,频率5Hz,不退火直接降温),利用PLD技术在LaAl03(100),SrTiO3(100),LSAT(100)单晶平衬底上制备了Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜。通过分析x射线衍射图谱,晶格失配度,单θ摇摆曲线半高宽,表明在三种衬底上薄膜是沿[00I]取向的近外延生长,影响薄膜生长的主要因素并不是衬底与晶格的失配度,如希望消除失配度对薄膜生长造成的不利影响,我们可以通过优化PLD工艺参数,这在一定程度上是有效的。

化学溶液法制备的Ba_(0.9)Sr_(0.1)TiO_3薄膜的结构及光学特性研究

采用高度稀释的前驱体溶液在LaNiO3 (LNO)薄膜上沉积了Ba0 .9Sr0 .1TiO3 (BST)薄膜 .X 射线衍射分析表明BST薄膜呈高度的 (10 0 )择优取向 .原子力显微镜测量发现制备的BST薄膜具有大的晶粒尺寸 80～ 2 0 0nm .用椭偏光谱仪测量了光子能量为 0 .7～ 3.4eV范围内BST薄膜的椭偏光谱 ,用Cauchy模型描述BST薄膜的光学性质 ,获得了BST薄膜的光学常数谱和禁带宽度Eg=3.36eV .

Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3陶瓷材料的制备及介电特性研究

采用溶胶-凝胶工艺制备了Ba0.65Sr0.35TiO3粉体,并利用微波烧结技术对粉体进行了合成和烧结,研究分析了样品的介电特性,并与传统制备工艺获得的样品进行了性能比较.实验结果表明,获得的Ba0.65Sr0.35TiO3粉体颗粒较细,其合成温度和烧结成瓷温度都较传统工艺有大幅度降低,分别为900和1310℃;可以获得晶粒尺寸在1μm以内的陶瓷;随晶粒的减小,材料的相对介电常数变化不大,而介电损耗大大降低.

Ba_(0.95)Ce_(0.9)Y_(0.1)O_(3-α)固体氧化物的离子导电性及其燃料电池性能

以Ba0 .95Ce0 .9Y0 .1O3-α氧化物陶瓷为固体电解质 ,以多孔性Pt为电极材料 ,分别组成氢、氧浓差电池和氢_空气燃料电池 ,测定了 6 0 0～ 10 0 0℃范围内的浓差电池电动势 ,燃料电池的放电性能和电极极化性能 .结果表明 ,Ba0 .95Ce0 .9Y0 .1O3-α在氢气氛中几乎是一个纯质子导体 ,在氧气氛中是氧离子与电子空穴的混合导体 ,氧离子迁移数在 0 .3～ 0 .5之间 ,在氢_空气燃料电池条件下显示出混合离子 (质子 +氧离子 )导电性 ,总离子迁移数大于 0 .9.该燃料电池性能良好 ,Pt电极极化性能很小 ,最大输出电流密度为 6 80mA·cm- 2 (10 0 0℃ ) ,最大输出功率密度为 16 0mW·cm- 2 (10 0 0℃ ) .

Ba_(0.98)Ce_(0.9)Y_(0.1)O_(3-α)固体电解质的离子导电性

用高温固相反应法制备了非化学计量性固体电解质Ba0 .98Ce0 .9Y0 .1O3 -α,分别用氢浓差电池及氧浓差电池方法研究了在 60 0～ 10 0 0℃范围Ba0 .98Ce0 .9Y0 .1O3 -α的离子导电特性。结果表明 ,Ba0 .98Ce0 .9Y0 .1O3 -α固体电解质在氢气气氛中几乎为纯质子导体 。

中温复合固体电解质SDC-LSGM的制备和性能

采用甘氨酸-硝酸盐法分别制备了Ce0.85Sm0.15O2-δ（SDC）与La0．9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）两种电解质材料，并用固相混合法将两种材料按不同质量比（SDC与LSGM的质量比分别为9：1，8：2，5：5）混合制备复合电解质材料．采用交流阻抗技术对样品的电学性能进行研究．实验结果表明，SDC与LSGM的质量比为9：1（SL91）时，样品具有较高的电导率，在350～800℃温度范围内其电导率均比SDC的高．以复合电解质为支撑体，以Sm0.5Sr0.5CoO3为阴极、NiO／SDC为阳极制成单电池，测试结果显示，在800℃时以SL91为电解质的单电池的最大输出功率密度为0．25W／cm^2，最大电流密度为1．06A／cm^2．在电池的工作温度区间（600～800℃）内以复合材料为电解质的单电池的开路电压比以SDC为电解质的高．

(Ba_(1-x)Sr_x)TiO_3薄膜的制备及性能的研究

选用 Ba(C2 H3O2 ) 2 、Sr(C2 H3O2 ) 2 · 1/ 2 H2 O和 Ti(OC4H9) 4为原材料 ,冰醋酸为催化剂 ,乙二醇乙醚为溶剂。用改进的溶胶 -凝胶技术在 Pt/ Ti/ Si O2 / Si基片上成功地制备出钙钛矿型结构的 (Ba1 - x Srx) Ti O3薄膜。该薄膜是制备铁电动态随机存取存储器、微波电容和非致冷红外焦平面阵列的优选材料 ;分析了薄膜的结构 ;测试了薄膜的介电和铁电性能。在室温 10 k Hz下 ,(Ba0 .73Sr0 .2 7) Ti O3薄膜介电系数和损耗分别为 30 0和 0 .0 3。在室温 1k Hz下 ,(Ba0 .95 Sr0 .0 5 ) Ti O3薄膜剩余极化强度和矫顽场分别为 3μC/ cm2和 5 0 k V/

熔盐合成技术制备片状(Sr,Ba)TiO_3晶粒

以KCl为助熔剂,采用熔盐合成技术制备片状(Sr,Ba)TiO3晶粒,研究不同前驱体及反应方式对产物相组成和形貌的影响。结果表明:BaO与片状SrTiO3反应可获得以(Sr,Ba)TiO3为主相的产物,产物相在SrTiO3表面无规则析出且非取向长大,经烧结后形成片状多晶团聚体;片状Sr3Ti2O7与BaO和TiO2反应所得产物也以(Sr,Ba)TiO3为主,同时生成少量(Sr,Ba)3Ti2O7相,产物中除片状(Sr,Ba)TiO3晶粒外,还通过Sr2+置换由BaO与TiO2反应所得块状BaTiO3晶粒中的Ba2+、以及反应物溶解?反应?析出生成许多块状和无规则状小晶粒;对于两步合成工艺,Sr3Ti2O7先与BaO反应可得到片状(Sr,Ba)3Ti2O7,与TiO2二次反应后得到片状(Sr,Ba)TiO3晶粒;由于此方式没有生成块状BaTiO3这一过程,产物中非片状晶粒数量大幅度减少。

溶胶-凝胶法制备(Ba,Sr)TiO_3薄膜的新技术路线研究

碳酸钡和碳酸锶是无机盐化工基础原料,钡、锶的醇盐或醋酸盐都需通过其碳酸盐制备而得,本文探索了一种有利于降低成本的新实验路线和更为原子经济的新工艺。直接采用碳酸盐为原料,采用 sol gel法制备了 Ba0.8 Sr0.2 TiO3 (BST)薄膜;并利用 X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱分析(XPS)等对 BST 薄膜的晶体结构和表面形貌及化学组态进行了分析。结果表明,利用碳酸盐代替醋酸盐为原料,采用 sol gel 技术制备 BST 铁电薄膜,能制备出均匀清澈的溶胶;所制备的 BST薄膜均匀致密,几乎为全钙钛矿结构。化学组态分析也表明所制备的薄膜中的钡、锶、钛、氧 4 种元素都以钙钛矿相结构中各元素相应的化学态存在。

CuO/CeO_2共掺杂Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3无铅压电陶瓷性能研究

采用固相反应法制备了CuO、CeO2共掺杂Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3(BCZT)无铅压电陶瓷,研究了CuO的掺杂量对所制陶瓷晶体结构、压电及介电性能的影响。结果表明:CuO的加入,进一步降低了预先经0.05%(质量分数)CeO2掺杂的BCZT陶瓷的烧结温度;在1 250℃烧结时,仍可获得纯钙钛矿结构的BCZT陶瓷。当CuO掺杂量为质量分数0.2%时,所制BCZT陶瓷具有最佳的压电性能:d33=370 pC/N,tC约为93℃,tanδ=0.0147。