Sm3+掺杂Na0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的发光性能及热稳定性研究

采用传统的固相烧结法,制备了一系列的Sm^3+掺杂Na0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷(NBT∶xSm^3+,0.005≤x≤0.04)。利用X射线衍射仪和荧光分光光度计分别对NBT∶xSm^3+陶瓷样品的物相结构和光致发光性能以及热稳定性进行了分析。结果表明,所有样品均为纯的三方钙钛矿结构。样品的激发光谱在480nm有很强的激发峰,与蓝光LED芯片匹配。发射光谱包含位于563nm、597nm、645nm、709nm处的四个发射峰,分别归属于Sm^3+的4G5/2→6HJ/2(J=5、7、9、11)跃迁,其中发射主峰位于597nm,呈现橙红色发光。当Sm^3+含量为0.02mol时发光性能最佳。当温度范围在30~210℃之间时,NBT∶0.02Sm^3+陶瓷样品的发光性能具有良好的热稳定性.

铁掺杂Na0.5Bi0.5TiO3基无铅压电陶瓷的微结构与电学性能

采用传统陶瓷工艺制备0.855Na0.5Bi0.5TiO3-0.12K0.5Bi0.5TiO3-0.025BaTiO3+x%Fe2O3(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0,1.5,2.0)(简写BNKBTF-x)无铅压电陶瓷。通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等分析测试,研究Fe掺杂对BNKBTF-x陶瓷体系的晶相结构、微观形貌和电学性能的影响。研究表明:当Fe含量少于质量分数1.5%时,BNKBTF-x陶瓷呈现单一的钙钛矿结构,而当Fe含量在质量分数1.5%以上时,有杂相的存在。随着Fe含量的增加,陶瓷晶粒逐渐增大。当Fe含量达到质量分数1.5%时有长方晶形出现。当Fe含量在质量分数0.1%附近时陶瓷的致密性得到改善,BNKBTF-0.3陶瓷综合性能最佳:d33=161pC/N,KP=0.29,εr=1153,tanδ=0.034,Qm=108。

掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3基无铅压电陶瓷弛豫性的影响

对(Na0.5Bi0.5)TiO3-BaTiO3(NBBT)二元系压电陶瓷在准同型相界附近进行不同量的La,Mn掺杂,通过XRD、电学性能测试等,研究了掺杂对陶瓷微观结构及介电性能的影响.结果表明,La,Mn掺杂后,相变的弥散程度增大,体系的弛豫性增强.铁电体的弛豫性与基体内极性微区的有序度及尺寸、数量密切相关,对NBBT这种A位复合体系而言,La离子的介入在一定程度上引起电荷不平衡,促使微区长大;但是由于La的分隔作用,A位与B位的耦合作用大大减弱,体系整体有序度降低,弛豫性增强.Mn离子的B位掺杂有助于建立新的(AA')(BB')O3复合体系,因此也影响体系的弛豫性.

放电等离子体烧结BaTiO_(3-x)Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷的介电和阻抗性能

采用传统固相反应法合成BaTiO_(3-x)Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)粉体和放电等离子体烧结技术制备BaTiO_(3-x)Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷,研究陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电和阻抗性能。结果表明:BaTiO_(3)-0.10Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷具有钙钛矿型,晶体结构为赝立方相,晶粒尺寸约为0.64μm,密度为5.81 g/cm^(3),最大介电常数为7149,且随频率升高相变温度向高温移动。在1 kHz下,BaTiO_(3)-0.10Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷的ln(1/ε-1/ε_(m))与ln(T-T_(m))的拟合曲线斜率为1.61,在-41~169℃内,Δε/ε_(25℃)≤±15%,表明样品有良好的温度稳定性。此外,随温度和频率的升高,材料的阻抗降低,在50℃下,当频率为100 Hz时,电阻为2.33×10~6Ω,离子电导率为10^(-8)S/cm。

Bi掺杂O3型NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)钠离子电池层状正极材料的制备与储钠性能

O3型NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)拥有高理论比容量且易于制备,是商业钠离子(Na+)电池的首选正极材料之一,但其循环稳定性仍面临挑战。利用Bi对NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)进行改性。研究发现,Bi的引入可以在晶粒生长过程中通过调节表面能实现晶粒细化,并且Bi的掺杂增加了层状正极材料的晶胞参数,为Na+提供了宽的扩散通道,提高了Na+的扩散能力,优化了Na^(+)在脱嵌过程中的可逆性。改性后的NaNi_(0.495)Mn_(0.5)Bi_(0.005)O_(2)实现了在2.0~4.0 V的电势区间内0.2 C倍率下的可逆容量为138.1 mAh/g,在5 C倍率下循环100圈后容量保持率可以达到97%。

Bi(Ni_(0.5)Sn_(0.5))O_(3)改性钛酸铋钠基无铅储能陶瓷的性能研究

采用固相法制备(1-x)(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)(Ti_(0.96)Zr_(0.04))O_(3)-x Bi(Ni_(0.5)Sn_(0.5))O_(3)(x=0、0.05、0.10、0.15、0.20)(简称(1-x)NBBTZ-x BNS)陶瓷.研究了(1-x)NBBTZ-x BNS陶瓷的结构,表面形貌,介电性能,储能性能.XRD表明适量BNS可以与NBBTZ陶瓷的晶体结构完美互溶,但过量会产生第二相焦绿石相Bi_(2)Ti_(2)O_(7).介电温谱结果表明(1-x)NBBTZ-x BNS陶瓷表现出弛豫铁电陶瓷的特征,最大介电常数(εm)随BNS含量增加逐渐减小,而εm对应的温度Tm随着BNS含量的增加逐渐增加.当x=0.15时,NBBTZ-BNS陶瓷获得290 kV/cm的击穿电场和4.0 J/cm^(3)的可释放能量密度.

无铅压电陶瓷的研究进展

BaTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和K0.5N0.5NbO3三大体系无铅压电陶瓷因其优异的压电介电性能,尤其是以准同型相界(MPB)多晶型相界(PPB)附近优异的压电性能受到极为深入和广泛的研究。结合近几年相关文献报道,分析和评价了三大体系无铅压电陶瓷的组分设计和相界构建与性能调控的最新研究进展,讨论了离子或化合物掺杂改性、制备工艺以及压电性能与微观结构之间的关系等关键科学和技术问题。分析并展望了体系构建、新制备工艺以及相关理论在无铅压电陶瓷研究领域的研究前景。

溶胶-凝胶法制备Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷的研究进展

钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3,简写为NBT)基无铅压电陶瓷由于具有良好的压电性、高居里温度和烧结过程中无毒、易控制性等优点而备受关注。综述了溶胶-凝胶法制备Na0.5Bi0.5TiO3粉体及制备出的陶瓷的结构和性能特点。总结了用溶胶-凝胶法制备压电和介电性能显著提高的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的研究进展。研究表明,溶胶-凝胶法在制备压电陶瓷方面具有均匀性好、纯度高、烧结温度低等优点。展望了该工艺的发展方向。

Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3陶瓷介电性能的实验研究

采用柠檬酸盐-自燃烧法制备Na0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷,系统地研究了制备工艺条件对陶瓷性能和结构的影响。柠檬酸浓度、溶液pH值、烧结温度制度对陶瓷的压电性能有很大的影响。当柠檬酸浓度C=9%,pH=8.5,烧结温度为1130℃时,陶瓷具备最大的压电常数,d33可达71.2pc/n。1130℃烧结陶瓷的XRD表明,陶瓷已形成单一钙钛矿结构的钛酸铋钠主晶相。

掺杂Co_2O_3对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3基压电陶瓷性能的影响

通过固相法合成Na0.5Bi0.5TiO3+xmol%Co3(+简写为:NBT-xC)体系无铅压电陶瓷,并对其相结构、压电、介电及铁电性能进行了研究。XRD分析结果表明,所有组成均形成三方钙钛矿结构。SEM扫描电镜照片显示Co2O3的引入有利于晶粒长大,提高致密度。随着Co含量的增加,陶瓷的压电常数d33,机电耦合系数Kp都略有下降,机械品质因素Qm有明显提高,在x=3时达到极大值:Qm=934,同时介电损耗出现极小值:tgδ=0.02(1kHz),综合得出Co离子起"硬性掺杂"作用。

微波辅助溶胶-凝胶自蔓燃法制备纳米Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3粉体的工艺研究

采用微波辅助溶胶-凝胶自蔓燃法制备了具有准同型相界组成的0.94Na0.5Bi0.5TiO3-0.06BaTiO3（0.94NBT-0.06BT）粉体,采用X射线粉末衍射、红外光谱、热重-差热等分析手段对粉体进行了分析表征。通过对合成工艺中溶液的pH值、不同络合剂、微波功率等参数的优化,获得了合成单相钙钛矿结构0.94NBT-0.06BT无铅压电纳米粉体的最优工艺参数：使用柠檬酸作为络合剂、溶液pH值为4-6、微波功率为520 W,热处理温度为500℃,合成后的粉体大小均匀,粒度分布在10-20 nm之间。利用红外光谱和热分析探讨了蔓燃反应的合成机理。

SPS烧结钛酸铋钠无铅压电陶瓷材料研究

研究了通过放电等离子烧结法(SPS)制备钛酸铋钠基(NBT)无铅压电陶瓷.通过SPS工艺在低温下对NBT陶瓷进了烧结,结果表明,SPS烧结工艺能在低温、短时间内使NBT陶瓷成为致密的烧结体,同时NBT陶瓷具有较好的介电和压电特性.

Er^3+单掺与Er^3+/Yb^3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究

采用固相烧结法制备一系列Er^3+单掺与Er^3+/Yb^3+共掺0.96Na0.5Bi0.5TiO3-0.04CaTiO3(NBT-CT∶xEr^3+/y Yb^3+,x=0.002~0.015,y=0.010)无铅压电陶瓷。通过X射线衍射仪和荧光光谱仪分别对样品的物相结构和上转换发光特性进行表征和分析。结果表明,样品的主晶相为NBT晶相。在波长为980 nm的近红外光激发下,Er^3+单掺与Er^3+/Yb^3+共掺NBT-CT陶瓷均呈现强的以绿光为主的Er^3+特征上转换发光。在NBT-CT∶xEr^3+中,当x=0.010时上转换发光性能最佳;Yb^3+能够起到敏化作用,明显增强Er^3+的上转换发光强度。

Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3陶瓷压电性能的实验研究

采用柠檬酸盐-自燃烧法制备Na0.5Bi0.5TiO无铅压电陶瓷,系统研究了柠檬酸浓度、溶液pH值、烧结温度对压电性能的影响。当柠檬酸浓度C=9%,pH=8.5,烧结温度为1130℃时,陶瓷具备最大的压电常数,d33可达71.2pc/n,压电性能优于传统的固相反应法(d33仅为20-40pc/n)。1130℃烧结陶瓷样品的XRD表明,陶瓷已形成单一钙钛矿结构的钛酸铋钠晶相。

Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用传统的干压成型法制备了Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷,研究了不同K0.5Bi0.5TiO3含量对Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3陶瓷的微观结构与电性能的影响规律。结果表明,Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷随K0.5Bi0.5TiO3含量增加,晶格常数增大,密度减小,晶粒尺寸减小,压电常数先增大后减小,介电常数增大,介电损耗增加,机械品质因数下降,而居里温度不断升高,在200℃附近存在由铁电相向反铁电相转变的一个相变点,组分为0.84 Na0.5Bi0.5TiO3-0.16 K0.5Bi0.5TiO3的陶瓷位于准同型相界附近,具有最佳的压电性能。

NBT-BT基无铅高居里点半导体陶瓷的PTC性能研究

采用传统固相法制备了半导的(1-x)BaTiO_3-xLa_2O_3陶瓷,将其中PTC性能最优异的组分按照一定的摩尔浓度添加到Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3中,制得了半导的(1-y)Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-yBaTiO_3陶瓷.采用XRD,介温测试仪,阻温特性测试仪对所制备陶瓷样品的结构、介电性能和PTC性能进行了分析.研究结果表明:当x=0.002 2时,在空气中烧结的BT陶瓷样品具有较低的室温电阻率(2.2×10~2Ω·cm)、较高的居里温度(118.3℃)和明显的PTC效应(ρ_(max)/ρ_(min)=10~3);当y=0.4时,NBT陶瓷具有较高的居里温度(240.3℃)和较低的室温电阻率(7.7×10~7Ω·cm),有望应用于PTC领域中.

溶胶–凝胶法制备NBT-KBT系陶瓷及其电性能

采用sol-gel法制备（1-x）Na0.5Bi0．5TiO3-xK0．5Bi0.5TiO3（x=0．12—0．50）系无铅压电陶瓷。XRD分析表明，当X=0．18-0．30时陶瓷具有三方-四方相共存的晶体结构，为该陶瓷的准同型相界（MPB）。在MPB附近存在最佳的电性能：d33为150pC／N，kp为36．7％，ε33^τ／εo为1107，tanδ为1.1×10^-2，Qm为168．8，Np为2949．7Hz·m。与常规固相法相比，sol-gel法有利于提高该陶瓷的电性能。分析了该陶瓷材料在1，10和100kHz下的介电温谱，发现该陶瓷是一类弛豫型铁电体材料。

Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3无铅陶瓷介电性能研究

采用固相反应法制备了(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Na0.5NbO3体系陶瓷,研究了KNN含量对Na0.5Bi0.5TiO3-xK0.5Na0.5NbO3陶瓷的晶体结构、显微结构和介电性能的影响。XRD分析结果表明,KNN进入NBT形成固溶体,该体系陶瓷均为钙钛矿结构。扫描电镜分析显示KNN的引入有利于细化晶粒,提高陶瓷致密度。测试了样品在不同频率(1 kHz,10 kHz,100 kHz,1 MHz)下的的介电温谱(室温~500℃),结果表明随着KNN含量的增加,介电峰逐渐变宽,弛豫性逐渐增强,铁电-反铁电相变温度Td和反铁电-顺电相变Tm都明显降低,当x≥0.25时,Td降至室温或更低;室温(1 kHz)下,KNN和NBT相对介电常数分别为675和575,而KNN和NBT形成的固溶体介电常数明显增大,当x=0.25时,达到最大值εr=1653。在NBT中掺入KNN得到了介电峰明显宽化、在较宽温度范围内具有低电容温度系数的致密弛豫铁电体。

不同方法制备的粉体对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3陶瓷结构和性能的影响

采用浆液合成法和加糖热解法分别合成了具有层状结构和正常钙钛矿结构的Na0.5Bi0.5TiO3纳米粉体。两种粉体以不同比例混合烧结成瓷,性能测试表明,当以1:1的比例混合时,陶瓷的烧缩率达到最大值,击穿场强达到最大值,压电常数d33=75×10-12C/N。浆液合成法制备的粉体获得的陶瓷,压电常数达到最大值,d33=88×10-12C/N。加糖热解法制备的粉体获得的陶瓷d33=65×10-12C/N。两种方法制备的粉体及其混合所制备的陶瓷,均得到比较好的压电性能。

工艺过程对NBT/BaTiO_3复合PTC材料性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了Na0.5Bi0.5TiO3（NBT）/BaTiO3复合PTC材料,通过对样品性能测试及扫描电子显微镜（SEM）形貌分析研究了工艺过程对NBT/BaTiO3复合PTC材料性能的影响,研究结果表明,NBT的加入方式影响复合PTC材料的半导化,而成型压力影响试样的气孔率,进而影响材料的PTC效应和室温电阻率,最佳的工艺过程为：NBT在二次料中加入,成型压力为298 MPa,烧结温度范围为1 275~1 290℃。