MWCNTsX/Bi2(Te0.95Se0.05)3复合热电材料的制备及特性研究

本文采用热压烧结法,通过在N型Bi2(Te0.95Se0.05)3热电材料中掺杂少量的多壁碳纳米管(MWCNTs),制备出了不同掺杂比例的MWCNTsX/Bi2(Te0.95Se0.05)3复合热电材料。利用X射线衍射仪、扫描电镜及热电特性分析装置等设备,对制备样品的微结构、形貌及热电特性等进行了分析。结果发现,少量MWNCTs的掺杂并未改变MWCNTsX/Bi2(Te0.95Se0.05)3复合热电材料的晶格结构,同时,少量掺杂还可在复合热电材料微结构中产生适量的晶界和生长缺陷。并且,均匀分散的MWNCTs还形成了三维导电通道,可显著增强晶格对声子和低能电子的散射,提升了材料的电导率,降低了其热导率。但对比研究也发现,过多MWNCTs的掺杂反而不利于MWCNTsX/Bi2(Te0.95Se0.05)3复合热电材料热电特性的提升。测试表明,在温度为T = 316 K时,掺杂MWNCTs质量比为x = 0.003的复合材料样品具有最大的ZT值,约为1.39,这比未掺杂的Bi2(Te0.95Se0.05)3样品的最大ZT值0.93提高了近50%。论文研究结果对进一步提升Bi2Te3类热电材料的热电优值,拓展其商业化应用范围提供了新的思路。

Ti_(0.95) Co_(0.05) N/NC复合材料的制备及储锂性能的研究

氮化钛(TiN)因其具有资源丰富、无毒、低成本和高化学稳定性等特点,可作为一种新型、高容量的锂离子电池负极材料。而其较差的离子和电子传导率无法满足高能量密度锂离子电池的需求。因此,本论文通过设计制备出氮掺杂碳材料负载钴(5%)掺杂TiN纳米颗粒(Ti_(0.95) Co_(0.05) N/NC),通过调节二聚氰胺(DCDA)加入量调控碳材料的石墨化程度,优化孔结构及其电导率。其中Ti_(0.95) Co_(0.05) N/NC-1具有较高的比容量,在100 mA·g^(-1)电流密度下循环120圈后,比容量仍然高于530 mAh·g^(-1)。

纳米SrCe_(0.95)Y(0.05)O_(3-x)陶瓷粉的制备与烧结

采用基于Pechini法的低温燃烧工艺制备了SrCe0.95Y0.05O3-x(SCY)前驱物.前驱物在900℃经0.5 h的煅烧处理即可得到纯的粒度在7～25 nm范围内的SrCe0.95Y0.05O3-x固体电解质纳米粉.将煅烧的粉体在18 MPa压力下压成片状的素坯,在900～1 500℃的温度范围内于空气中烧结索坯10 h.用X射线衍射(XRD)表征煅烧粉体的晶体结构,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征了煅烧粉体和烧结体的形貌和粒度,采用阿基米德法测量了烧结体的密度.结果表明:温度达到1 000℃时,烧结体的径向收缩率和密度随着温度的升高而显著增加;温度达1 300℃时烧结体的径向收缩率和密度趋于恒定,得到相对密度高于96%、平均粒径约为3.68 μm的SrCe095Y0.05O3-x固体电解质陶瓷体.

新的燃烧工艺合成BaCe_(0.95)Y_(0.05)O_(3-δ)纳米粉

应用基于pechini法改进的新的燃烧法合成了具有单一组成的BaCe0.95Y0.05O3-δ纳米粉体。用柠檬酸和乙二醇做金属离子螯合剂制得复合前驱物溶胶。在硝酸和氨水存在的条件下燃烧复合前驱物溶胶得到粒度小于100nm,形状均匀具有钙钛矿结构的BaCe0.95Y0.05O3-δ纳米粉体。通过调节硝酸和氨水的用量可以控制粉体的粒度,柠檬酸和乙二醇的用量影响产物中碳酸盐的含量。

SrCe_(0.95)Y_(0.05)O(3-δ)固体电解质纳米陶瓷粉的低温燃烧合成和表征

用柠檬酸及乙二醇作络合剂和燃料,硝酸作氧化剂,氨水作pH值调节搅和燃烧助剂,通过低温燃烧法合成了固体电解质SrCe0.95Y0.05O3-δ(SCY)纳米陶瓷粉。用X-ray衍射(XRD),热分析(TA),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析方法对合成的粉体进行了表征。并初步考察了粉体的烧结性能。结果表明,低温燃烧法可以在短时间内,通过溶胶燃烧一步合成粒度小于25nm,分布均匀的SCY纳米粉,粉体具有良好的烧结性能。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2和LiNi_(0.95)Ce_(0.05)O_2制备工艺优化

通过L9(34)拉丁正交实验,利用极差分析法对制备LiNi0.8Co0.2O2的反应条件进行优化,找出了合成LiNi0.8Co0.2O2的最佳工艺,固相分段法制备LiNi0.8Co0.2O2的过程中,反应物摩尔比、氧气压力、恒温时间及最终合成温度依次为主要影响因素。尝试把氧气压力作为独立因素进行考察,进一步优化了合成工艺。采用同样方法尝试研究了添加Ce合成了电化学活性较高LiNi0.95Ce0.05O2派生物正极材料。实验电池电化学测试表明LiNi0.8Co0.2O2和LiNi0.95Ce0.05O2初始放电比容量分别为165,148mAh·g-1,放电平台均在9h以上。

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℃ ) .

纳米晶SrCe_(0.95)Yb_(0.05)O_(3-a)烧结特性的研究

本文采用柠檬酸盐法制备的 Sr Ce0 .95 Yb0 .0 5 O3-α纳米粉体。将 Sr Ce0 .95 Yb0 .0 5 O3-α纳米粉于 3MPa压力下压制成型 ,在不同温度下进行烧结。对 Sr Ce0 .95 Yb0 .0 5 O3-α纳米粉烧结过程进行研究。实验结果表明 :Sr Ce0 .95 Yb0 .0 5O3-α纳米粉体样品片烧结收缩率随烧结温度升高而上升 ,于 1 30 0～ 1 4 0 0℃烧结速率最大 ,1 50 0℃样品片烧结收缩率达到相同条件常规粉体烧结收缩率的 7倍 ,1 60 0℃所得样品片致密度达到最大。并用 XRD,SEM等测试手段 ,对其烧结特性进行了表征。

SrCe_(0.95)Yb_(0.05)O_(3-α)的制备及其质子导电特性

利用固相反应法制备出固态质子导体SrCe0 .95Yb0 .0 5O3 -α,并使用X射线衍射分析法及低频阻抗测量法对其电子结构和导电特性进行了研究 .X射线分析结果表明 ,该物质为钙钛矿晶体结构 ,具有p型电子空穴和氧离子空穴 .在低温下主要为电子导电 ,且电子导电率随温度的升高而增大 .在含氢气环境中 ,当温度高于 5 5 0K时 ,SrCe0 .95Yb0 .0 5O3 -α具有明显的质子导电性 ,随着温度的升高 ,质子导电性增强 .当温度高于 80 0K时 ,质子是导体中的主要载流子 ,质子电导率可达 4 .5mS/cm .

Pt/SrZr0.95Y0.05O3-TiO2-xNx复合催化剂的制备及模拟太阳光催化产氢活性研究

利用共沉淀法和固相法制备出SrZr_(0.95)Y_(0.05)O_(3-)微粒,采用溶胶包覆法使其与含氮TiO_2溶胶复合,并原位光沉积Pt颗粒组装成异质结复合催化剂,采用XRD、TG-DTA、紫外可见漫反射光谱(UV-VisDRS)和荧光光谱(FS)等技术对其进行了表征和分析,以草酸为牺牲剂,模拟太阳光下光催化产氢为探针,评价了催化剂的光催化活性。研究了不同氮源剂、烧结温度、载铂含量对催化剂光催化产氢活性的影响。结果表明,在模拟太阳光照射下,单独的SrZr_(0.95)Y_(0.05)O_(3-)和TiO_2几乎不产生氢气;而将两者采用溶胶包覆法复合并掺氮后,所制备出的复合催化剂表现出一定程度的产氢活性,在氮源剂为三乙胺、400℃焙烧下具有最佳的产氢活性,催化活性的提高源于复合催化剂中形成的异质结抑制了光生载流子的快速复合以及氮掺杂引起对可见光的响应;进一步负载铂后,其产氢量得到大幅度的提高,其最佳负载量为1wt%,6h内产氢量达到12.5mmol,是未负载的样品的22倍多,这是由于铂负载进一步抑制了光生载流子的复合,从而大大地提高了光催化活性。

单相Bi_(0.95)Eu_(0.05)Fe_(0.95)Co_(0.05)O_3纳米颗粒的结构及其铁磁特性

采用溶胶-凝胶法制备了单相Bi0.95 Eu0.05Fe0.95 Co0.05 O3纳米粉末。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测量分析了其结构和形貌,结果表明样品仍为钙钛矿菱方结构。样品Fe2p的X射线吸收谱(XAS)表明样品中Fe的价态处于Fe2+和Fe3+的混合态。利用振动样品磁强计(VSM)测量样品的磁性特征,结果表明样品具有完整闭合的磁滞回线,表现出室温的铁磁性,相比BiFeO3样品磁性得到明显增强。

柠檬酸盐法制备纳米晶SrCe_(0.95)Yb_(0.05)O_3-α

用柠檬酸盐法合成了超细的SrCe0 .95Yb0 .0 5O3 α粉体。使用TG ,DTA ,XRD ,TEM测试手段 ,对试样的特性进行了表征 ,由TEM知团粒粒径范围在 40～ 6 0nm ,由XRD计算出原始晶粒的精确尺寸 14.

含Ni-Al阻挡层硅基BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3铁电电容器的结构及物理性能

以Ni-Al为阻挡层,在Si衬底上构架了SrRuO3(SRO)/BiFe0.95Mn0.05O3(BFMO)/SRO异质结电容器。X射线衍射(XRD)分析表明:Ni-Al阻挡层为非晶结构,BFMO薄膜为具有良好结晶质量的多晶结构。在5 kHz测试频率下,SRO/BFMO/SRO电容器呈现饱和的电滞回线。实验发现,SRO/BFMO/SRO铁电电容器具有良好的抗疲劳性能。漏电机制研究表明,外加电场小于210 kV/cm时,SRO/BFMO/SRO电容器满足欧姆导电机制,在电场大于210kV/cm时,满足空间电荷限流传导机制。

冲击波作用下Pb(Zr_(0.95)Ti_(0.05))O_3铁电陶瓷去极化后电阻率动态特性

在冲击波压力作用下,极化Pb(Zr_(0.95)Ti_(0.05))O_3(PZT95/5)铁电陶瓷会发生铁电-反铁电相变失去极化,由于冲击波压力高、作用时间短,伴随材料去极化相变出现的瞬态电导特性难以准确测试.本文建立了新的实验方法,采用脉冲电容器作为冲击波加载铁电陶瓷脉冲电源的输出负载,在冲击波压力约3.5 GPa的实验中直接测得铁电陶瓷的漏电流,计算得到PZT95/5铁电陶瓷去极化后的电阻率,变化范围为2.2×10~4—3.5×10~4?·cm;在实验数据的基础上,建立了动态电阻模型,对冲击波传播过程中PZT95/5铁电陶瓷去极化后的电阻率进行了分析,初步揭示了冲击波作用下PZT95/5铁电陶瓷去极化后电阻率的动态特性.

光照对BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3薄膜铁电和输运性质的影响

采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了BiFe0.95Mn0.05O3(BFMO)薄膜,并构架了Pt/SrRuO3/BFMO/Pt型电容器。X射线衍射(XRD)分析发现在650℃快速退火可以得到良好结晶质量的多晶薄膜。紫光入射到薄膜表面,电滞回线发生变化,这是由于光照在薄膜内部产生的光生载流子影响了退极化场的分布。研究表明,在紫光照射下,薄膜的漏电流密度变大,电导由5.1×10-7S增大到6.63×10-7S。通过对暗电流密度的拟合发现,BFMO薄膜为欧姆导电机制。

Sol-gel法制备(Ba_(0.95)Ca_(0.05))(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O_3薄膜及升温速度对形貌的影响

用溶胶 -凝胶法制备了光滑的 (Ba0 .95Ca0 .0 5) (Sn0 .0 5Ti0 .95)O3(以下称BCST)薄膜。研究了热处理的升温速率和处理温度对薄膜形貌的影响。SEM测试结果表明快速升温和低温 (刚高出成晶温度 )有利于获得好质量的BCST薄膜。

B_2O_3对Ca[(Li_(1/3)Nb_(2/3))_(0.95)Zr_(0.15)]_(3+δ)陶瓷微波介电性能的影响

研究了B2O3对陶瓷的烧结性能及微波介电特性的影响．结果表明B2O3的掺入能使Ca[（Li1/3Nb2／3）0.95Zr0.15]3＋δ（CLNZ）陶瓷体系的烧结温度降低160-210℃，谐振频率温度系数τf随B2O3掺入量增加，但烧结温度对其没有明显影响，在990℃，掺入质量分数为1．0％的B2O3，陶瓷微波介电性能最佳．ετ=33．1，Qf=13700GHz，τf=-6．8×10^-6／℃；而且，掺入2．0％的B2O3，在940℃烧结4h，能获得介电性能良好的陶瓷，其ετ=31．4，Qf=8700GHz，τf=-5．2×10^-6／℃．

ZnO-B_2O_3-SiO_2玻璃对Ca[(Li_(1/3)Nb_(2/3))_(0.95)Zr_(0.15)]O_(3+δ)陶瓷微波介电性能的影响

研究了ZnO-B2O3-SiO2（ZBS）玻璃对陶瓷的烧结性能及微波介电特性的影响。研究表明ZBS的掺入能有效降低Ca[（Li1／3Nb2／3）0.95Zr0.15]O3＋δ陶瓷体系的烧结温度150-200℃，谐振频率温度系数随ZBS掺入量增加及烧结温度的提高，由负值向正值方向移动。在1000℃，掺入质量分数7wt％的ZBN，陶瓷微波介电性能最佳：εr=31．1，Qf=9550GHz，Tf=-8．9ppm／℃，在960℃烧结4小时，可获得介电性能为：εf=28．6，Qf=641OGHz，Tf=-9．8ppm／℃陶瓷样品。

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。

Gd_(0.95)Nb_(0.05)合金磁热效应的研究

采用X射线衍射技术、直接磁热效应测量仪和VSM振动样品磁强计研究电弧熔铸和400℃,1h热处理后低纯Gd0.95Nb0.05合金的磁热效应。结果表明:适量Nb的加入不改变商业Gd的居里温度,但明显提高了商业Gd的磁热效应,最大绝热温变由3.1K增加到3.5K,1.5T磁场下最大磁熵变为3.99J/(kg·K);Gd0.95Nb0.05合金经过400℃,1h热处理后,居里温度提高了2K,最大绝热温变和最大磁熵变有不同程度的增加。与高纯Gd相比,商业原料制备的Gd0.95Nb0.05合金成本低廉,是一种非常实用的磁制冷工质材料。