钇离子钙位掺杂对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷材料压敏性能的调控

采用传统固相反应法制备了 Ca（1- x）Yx Cu3 Ti4 O12（x =0，0.005，0.010，0.015，0.020，0.030，0.040）陶瓷样品.利用 X 射线衍射仪、扫描电子显微镜及高压数字源表等测试手段，对所得样品的微观结构和压敏性能进行了表征，并分析讨论了晶界势垒变化影响体系压敏性能的原因.结果表明，不等价的钇离子（Y3＋）钙位掺杂未引起体系结构相变；体系晶粒生长与掺杂量有明显的关联，掺杂改变了样品的致密度及晶界处的化学环境；Y3＋掺杂对 CaCu3 Ti4 O12陶瓷材料压敏性能有明显的调控作用，适量掺杂 Y3＋（x =0.010~0.020）可显著提高样品的非线性系数和压敏电压.

基于组分Ca_2Pr_2Cu_5O_(10)三元固溶区的范围和晶体结构

利用X射线衍射分析和Rietveld结构精修方法研究了基于组分Ca2Pr2Cu5O10三元固溶区的范围和晶体结构。根据X射线分析结果和相消失法,为了保持Ca2+xPr2-xCu5O10结构单位晶胞中恒定的氧含量和电价平衡,基于组分Ca2Pr2Cu5O10的三元固溶区的范围可确定为:在Ca2+xPr2-xCu5O10固溶区的富Ca区(Ca/Pr>1),其表达式仍可以表示为一般的化学计量式Ca2+xPr2-xCu5O10(x=0.4,0.2,0);在富Pr区(Ca/Pr<1),其表达式为Ca1.7Pr2.2·Cu5O10、Ca1.4Pr2.4Cu5O10,即:Ca2+xPr2-xCu5O10固溶区范围从Ca2.4Pr1.6Cu5O10至Ca1.4Pr2.4·Cu5O10。研究表明:基于组分Ca2Pr2Cu5O10的三元固溶体晶体结构可以看作是正交晶系NaCuO2型亚晶胞的无公度相;Ca2.4Pr1.6Cu5O10亚晶胞的点阵常数为a0=0.28246(7)nm,b0=0.63693(1)nm,c0=1.06794(1)nm;其正交超结构的点阵常数为a=5a0,b=b0,c=5c0。Ca2.4Pr1.6Cu5O10的结构也可以用单斜超晶胞来表述,该单斜超晶胞的空间群为P21/c,Z=4,a=5a0,b=b0,c=c0/sinβ,β=104.79°或136.60°,V=5a0b0c0。在基于组分Ca2Pr2Cu5O10的三元固溶体晶体结构中,Ca和Pr之间在一定范围内是可以相互替代的,而且它们在结构中的占位是无序的。

Ca2+掺杂对γ-Ce2S3红色色料的结构及性能的影响

以CeO2为铈源, CaCO3为离子掺杂源, CS2为硫源,采用气-固相反应法,在硫化制度900℃硫化150 min时制得Ca2+离子掺杂的γ-Ce2S3红色色料。系统研究了不同的Ca, Ce摩尔比(nCa/nCe=0~0.5)对γ-Ce2S3的物相组成、晶体结构、呈色性能及温度稳定性的影响。研究结果表明:当未掺入Ca2+时,所得样品为纯α相,当nCa/nCe=0.1时,为α相与γ相共存;而当nCa/nCe=0.2~0.5时,α相已完全转变为γ相,并产生少量的CaS,且随着掺杂量的增大,γ-Ce2S3的晶胞参数逐渐减小,产生的CaS含量则略有增加,说明部分Ca2+成功进入晶格并形成固溶体,另有少量Ca2+则与S2-结合形成CaS;随着nCa/nCe增加,所合成样品的色调逐渐由暗红色向红色再向橙红色转变,且当nCa/nCe=0.4时,样品的红度值a*达到最高(L*=31.75,a*=24.50,b*=16.01)。将该组分色料在空气气氛中490℃保温10 min后仍以γ相稳定存在,表明通过Ca2+离子的掺杂,填补γ-Ce2S3晶格空位并形成固溶体,有利于稳定其晶格,从而使γ-Ce2S3的温度稳定性由350℃提升至490℃。