锂离子二次电池正极材料LiAl_yCo_(0.2)Ni_(0.8-y)O_2的合成及其电化学性能研究

用固相反应法合成了锂离子二次电池正极材料LiAlyCo0.2Ni0.8-yO2(y=0,0.001,0.005,0.01,0.03),采用XRD、SEM、ICP-AES、差分计时电位法和充放电循环等对合成的材料的物理化学性质以及电化学性能进行了测试分析。结果表明所合成的产物均为α-NaFeO2型的层状结构,产物无杂质相,产物的表面形貌规则,颗粒大小均匀。实验结果证明经过Al掺杂后的材料的放电电压平台有所提高,容量也有所上升。并且随着Al含量的增加,材料在电化学充放电过程的结构稳定性在上升,因此电化学稳定性得到了提高。实验结果还表明低含量Al元素的掺杂既提高了LiNi0.8Co0.2O2的放电容量,又提高了其循环可逆性,使材料的容量保持率显著提高。

Al^(3+)离子掺杂对负载TiO_2薄膜光催化活性的影响

以钛酸丁酯和Al2(SO4)3·18H2O为原料,采用溶胶凝胶法在钛片、玻璃、釉面瓷砖、陶瓷、不锈钢和铝片六种载体上制备了Al3+掺杂TiO2薄膜,讨论了不同Al3+掺杂浓度下,不同载体表面上制备的TiO2薄膜对甲基橙脱色率的影响。试验结果表明Al3+对TiO2薄膜的掺杂效果与载体的类型密切相关,并且不同载体其Al3+掺杂的最佳浓度也不同。Al3+掺杂后,TiO2薄膜光催化活性提高最大的是玻璃,其次是釉面瓷砖、铝片、钛片、陶瓷,最差的是负载不锈钢。

掺杂浓度对Al-F共掺杂ZnO透明导电薄膜性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了不同Al-F掺杂浓度的ZnO薄膜,研究了薄膜的晶体结构、表面形貌、电阻率和透光性随着掺杂浓度的变化情况。结果表明:制备的ZnO∶F∶Al薄膜具有高度的C轴择优取向性,薄膜表面平整、晶粒均匀致密。当Al3+和F-的掺杂浓度皆为0.75at%时,薄膜的平均晶粒尺寸最大为43.8nm;导电性能最好,电阻率可低至1.02×10-2Ω.cm;在可见光范围内薄膜的平均透过率超过90%,吸收边出现明显的蓝移现象。

锂离子蓄电池正极材料LiMn_(2-x-y-z)Tl_xAl_yM_zO_4(M=Co、Cr、Ni)的合成及电化学性能研究

采用同时掺杂Tl、Al和M(M=Co、Cr和Ni)三种金属原子和改进固相反应的方法合成了复合尖晶石正极材料LiMn2-x-y-zTlxAlyMzO4,并采用XRD、SEM、TEM、循环伏安和电化学测试考察了它的物理性质和电化学性能。结果表明,所合成的正极材料具有与母体LiMn2O4尖晶石同样完整的尖晶石结构,规则的形貌和均匀的粒径分布。当M为Co和Cr时,目标材料的平均粒径约800nm,且具有良好的电化学性能,其首次充电容量分别为123.70mAh·g-1和121.30mAh·g-1,首次放电容量分别为117.30mAh·g-1和115.70mAh·g-1。当M为Ni时,材料的电化学性能相对较差。循环伏安和充放电曲线表明该正极材料的充放电分别为两步脱锂和插锂机理。当Li掺杂量较小时,目标材料在充放电过程中均各有两个平台。随着Li掺杂量的增加,充放电平台有由两个逐渐转变为一个的趋势。当M为Co或Cr时,该正极材料不仅拥有较高的比容量和常温循环稳定性能,而且还具有较优良的高温循环稳定性能,这可能主要归因于三种金属的协同作用使目标材料的结构更加稳定,这也使该材料有可能成为电动车电池的较佳正极材料。

掺杂量对ZnO:Al膜电学性能的影响

使用电子束蒸发法沉积了铝掺杂的氧化锌透明导电膜．通过霍尔系数测量及ＸＲＤ、ＳＥＭ测试分析，研究了掺铝量对膜的电学性能的影响，结果表明；掺杂量影响膜的载流子浓度、迁移率及结晶状况，当Ａｌ_２Ｏ_３与 ＺｎＯ重量比为 １．５％时，沉积的膜具有较低的电阻率．

Al-Ag弱掺杂ZnO薄膜的结构和光学特性

采用溶胶凝胶法制备了Al-Ag共掺杂的ZnO薄膜,研究了该ZnO薄膜的表面形貌、微结构和光学性质。结果表明,通过改变Al、Ag掺杂量与Zn的比值,ZnO薄膜呈现出良好的C轴取向。

MCM-41分子筛上掺杂Al物种构型稳定性的理论研究

采用量子力学和分子力场相结合的方法,理论研究了在MCM-41分子筛骨架上掺杂Al物种构型的稳定性。其中,量子力学(QM)采用GGA-PBE交换相关泛函和DNP基组,分子力场(MM)采用Universal力场。研究结果表明,掺杂Al的MCM-41分子筛骨架上有三种铝物种构型,分别为–(Si O)3(Si OH)Al、–(Si O)2(Si OH)Al(OH)和–(Si O)(Si OH)Al(OH)2,简写为[Al-1],[Al-2]和[Al-3]。热力学分析结果表明,在100~600 K温度区间内,[Al-1]的结构是最稳定的。在100~300 K温度区间内,Al物种构型的稳定性顺序为[Al-1]>[Al-2]>[Al-3];在300~600 K温度区间内,Al物种构型的稳定性顺序为[Al-1]>[Al-3]>[Al-2]。同时表明,[Al-1]和[Al-3]的稳定性随着温度的升高而增加;[Al-2]的稳定性随着温度的升高而降低。在分子水平上明确掺杂Al的MCM-4分子筛骨架上的稳定构型对研究催化反应机理和设计新型高效催化剂具有重要的意义。

Mg杂质调控高Al组分AlGaN光学偏振特性

高Al组分(即原子分数)AlGaN带边发光以e光为主的发光特性,从根本上限制了沿c面生长器件的正面出光,成为光电器件发光效率急剧下降的主要原因.第一性原理模拟计算表明,AlxGa1-xN混晶的晶格常数比c/a偏离理想值程度随Al组分的增大而增大,导致晶体场分裂能Δcr从GaN的40meV逐渐减小;当组分达到0.5时呈现0值,Al组分继续提升,Δcr进一步下降,价带顶排列顺序翻转,直至AlN达到最低值-197meV.通过Mg掺杂应变AlGaN量子结构能带工程调控高Al组分AlGaN的价带结构,反转价带顶能带排序,实现光发射o光占主导,从根本上克服高Al组分AlGaN发光器件正面出光难的问题.

溶剂热法制备铝掺杂纳米ZnO及其气敏性能

采用溶剂热法合成了铝掺杂的纳米ZnO气敏材料,运用XRD和BET等手段对产物进行了表征并进行了相应的气敏性能测试。结果表明,掺杂1.5%Al后的ZnO比表面最大,粒径最小;材料对乙醛、90#汽油、90#乙醇汽油、硫化氢、二氧化氮响应较高。掺杂量为1.5%Al的元件对90#汽油在浓度为50ppm时灵敏度接近120。

ZnO膜制备及性能研究

首次用超声喷雾法制备ZnO膜,研究了溶液组成等对成膜速度的影响,探讨了Al离子掺杂等因素对膜电性能的影响关系。

SiO_2表面覆盖剂对铝合金熔体直接氧化生长的影响

以Lanxide材料的成形工艺控制为目标 ,研究了SiO2 表面覆盖剂在铝合金熔体直接氧化生长过程中的作用。结果表明有效促进Al2 O3/Al复合材料生长的SiO2 加入量为 1～ 6 g/dm2 。SiO2 能够显著促使材料近平面生长 ,形成细化胞状晶团和提高组织均匀度 ;在覆盖SiO2 的条件下 ,温度升高 ,生长速度加快的同时 ,材料宏观生长表面趋于平整 。

铝合金表面覆盖SiO_2直接氧化生长的反应机理

通过热力学计算和XRD分析,确定了Al-Mg-Si合金熔体与SiO_2表面覆盖剂反应的生成物相为Al_2O_3、Al、Si和MgAl_2O_4。直接金属氧化动力学实验表明,SiO_2 与熔体的接触反应加快了初期的传质过程,使微观传输通道始终处于活性状态,生成的 Al_2O_3 构筑了材料的初始骨架,Al_2O_3/Al 复合材料氧化生长的孕育期消失。

热镀铝锌层镧掺杂硅烷钝化膜的腐蚀性能

采用掺杂硝酸镧的硅烷(BTESPT)钝化液处理热镀铝锌层:室温(25℃)浸渍,120℃固化30min,在铝锌层上形成镧盐掺杂硅烷钝化膜.研究了热镀铝锌基体钝化后的结构、表面形貌与腐蚀性能.傅立叶变换红外光谱(FTIR)表明,掺杂硝酸镧的硅烷溶液与铝锌基体表面发生了化学键合作用,形成SiOAl与SiOZn网络结构的钝化膜,钝化膜中主要的有机基团种类与无掺杂剂硅烷膜无显著差别.SEM/EDS研究结果表明:掺杂硝酸镧的硅烷膜均匀、致密、无明显微裂纹,硅烷膜中主要含有C,O,Si,S,Al,Zn,La等元素.耐蚀性研究表明,掺杂硝酸镧的硅烷钝化能明显降低腐蚀电位和腐蚀电流密度,增大极化电阻,使其耐蚀性远远高于无掺杂剂的硅烷钝化.

铝掺杂对氧化锌压敏陶瓷电性能的影响

研究了微量铝(Al)掺杂对氧化锌(ZnO)压敏陶瓷显微结构、电性能和本征点缺陷浓度等方面的影响及其作用机理。研究结果表明,介电损耗峰值能够在一定程度上反映ZnO压敏陶瓷本征点缺陷浓度,微量Al掺杂能够引起ZnO压敏陶瓷本征点缺陷浓度的显著降低。氧空位缺陷对应的损耗峰峰值从88.82下降到1.74,锌填隙缺陷对应的损耗峰峰值从133.38下降到8.14。随着Al掺杂量的增加,ZnO压敏陶瓷平均晶粒尺寸从9.15μm逐渐下降到6.24μm,而压敏电压从235 V/mm逐渐提高到292 V/mm。可见Al掺杂抑制了ZnO压敏陶瓷中本征点缺陷的形成,而本征缺陷浓度的降低导致材料显微结构和电性能发生明显变化。本文阐述了Al掺杂对ZnO压敏陶瓷本征缺陷的影响机理,建立了ZnO压敏陶瓷显微形貌、电性能、介电性能和本征点缺陷之间的联系。

不同铝掺杂量ZnO薄膜性能的研究

以铝掺杂质量分数为1%、2%、3%的Zn/Al合金为靶材,采用直流反应磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了不同铝含量ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜。研究了衬底温度对AZO薄膜电学性能的影响;同时,研究铝掺杂量不同、电阻率相同的AZO薄膜的载流子浓度与迁移率的关系。结果表明:随着Al掺杂量的增加,薄膜最佳性能(透过率90%,电阻率6×10-4Ω·cm左右)时的衬底温度值会降低;电阻率相同的样品,1%铝掺杂的薄膜迁移率和透光率均高于2%铝掺杂薄膜的。

Sn掺杂量对Sn-Al共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用溶胶-凝胶(sol-gel)法在玻璃和硅衬底上制备了不同Sn掺杂量的Sn-Al共掺的ZnO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、光致发光谱(PL)等测试手段,对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明:所制备的样品晶粒均沿(002)方向择优生长,且随着Sn元素掺杂量的增加,择优取向性先增强后减弱,同时薄膜的半高宽先减小后增大,半高宽最小时,薄膜的结晶质量最好。与只掺Al元素的ZnO薄膜相比,共掺后的薄膜近紫外发光峰的强度明显降低,出现了轻微的蓝移,且在600 nm处的缺陷发光强度明显增强;随着Sn掺杂量的增加薄膜的透过率先增加后减小。与AZO薄膜相比,当Sn的掺杂量为0.020时,薄膜的结晶质量更好,缺陷发光更强,光透过率更高。

La0.85Bi0.15Al1-xGaxO3非晶的无容器方法制备及介电性能研究(英文)

采用溶胶凝胶法制备了La_(0.85)Bi_(0.15)Al_(1-x )Ga_(x )O_3(x=0~1)系列粉体。粉体被压成直径10 mm厚度1~2 mm的圆片,取一个圆片的一部分利用无容器凝固,在空气悬浮炉中快速的冷却成均相的非晶球。制备的非晶样品是球形透明的,透过率从1000 nm到3000 nm,表观最大透过率达到81.7%是在x=0时获得的。在10 k Hz^1 MHz测得的介电常数高于19,介电损耗低于0.006,通过XRD图谱和拉曼光谱分析证明利用无容器过程所制备的La_(0.85)Bi_(0.15)Al_(1-x )Ga_(x )O_3样品是非晶态。

六方柱状ZnO纳米棒的制备及其微观结构和光学性能

通过简易的共沉淀法制备了尺寸均一(直径约300 nm,长度约2.5μm)的六方柱状Zn O纳米棒。系统研究了热处理气氛和Al掺杂量对Zn O纳米棒的微观结构及光学性能的影响。X射线衍射结果表明所制备的Zn O纳米棒属于六方纤锌矿结构并且具有很好的结晶性。场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜揭示了其棒状形貌,单晶性和a轴择优取向生长的特征。能量色散X射线光谱仪、拉曼光谱和紫外-可见-近红外光谱的分析均表明Al成功掺杂进入Zn O的晶格中。近紫外与可见波段的漫反射光谱表明:相对于纯的Zn O样品,Al的掺杂能够抑制其光的吸收(Al掺杂能够抑制样品色心的形成),提高其可见光透过率。通过H2气氛的热处理以及Al元素掺杂的协同作用可以优化Zn O纳米棒的光学性能(高的近红外光吸收率、高的可见光透过率)。