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掺杂对溶胶-凝胶法制备Cu_(2)ZnSnS_(4)薄膜性能影响的研究

Cu_(2)ZnSnS_(4)(CZTS)薄膜太阳电池因其具有较佳带隙、组成元素丰富、理论转换效率高等优点,而被广泛研究。采用溶胶-凝胶法制备了Bi掺杂的CZTS薄膜,研究了Bi掺杂量对薄膜的微观形貌、物相结构和光电性能的影响。研究结果表明,所制备的薄膜为锌黄锡矿结构的CZTS。Bi元素的掺入对薄膜形貌影响很大,晶粒尺寸先增大后减小,薄膜更致密、更均匀。随着Bi掺杂含量增加,CZTS薄膜的光学带隙呈上升趋势,光电流响应先增大后减小。当Bi掺杂浓度为1%时,CZTS薄膜综合性能最佳。

Bi掺杂锐钛矿相TiO_2第一性原理计算

采用密度泛函理论(DFT)下的第一性原理平面波超软赝势方法计算了Bi掺杂前后锐钛矿相TiO2的电子结构和光学性质。结果分析发现:掺杂后Ti的电荷布居数下降,O的布居数增加;同时在TiO2禁带中引入了杂质能级,禁带宽度略微变大,但是杂质能级的作用抵消了禁带宽度变大带来的不利影响,使得掺杂后TiO2吸收带边红移并在可见光范围内吸收明显增强。

Bi掺杂纳米TiO_2光催化甘油水溶液制氢性能研究

采用溶胶–凝胶法制备了TiO2和Bi掺杂的TiO2纳米颗粒,用N2吸附-脱附、SEM、XRD、FT-Raman、UV-VisDRS对光催化材料的孔结构、表面构造、能带结构、吸光特性进行了表征,并考查了其光催化甘油水溶液制氢反应的活性.结果表明:Bi掺杂后的TiO2为介孔结构的锐钛矿晶型纳米颗粒,其分散度明显增加,晶粒变小,比表面积增大;Bi掺杂使得TiO2禁带内形成杂质能级,降低了禁带能量,增加了光生电子和空穴的分离效率,有利于将TiO2的吸光带边界扩展至可见光区;Bi掺杂的TiO2样品表现出了远高于纯TiO2的光催化甘油水溶液制氢性能,2mol%Bi掺杂的样品在紫外光和模拟太阳光辐射下表现出了最高产氢活性,其速率分别为3534.8μmol/(h.gcat)和455.7μmol/(h.gcat).

共沉淀法合成Bi掺杂钛酸钡基介电陶瓷的研究

采用化学共沉淀法合成了性能良好的Bi掺杂钛酸钡基介电陶瓷粉料 ,研究了合成工艺中的几个主要因素 ,研究了Bi掺杂量对材料性能的影响 ;利用SEM、XRD分析了材料微观结构 ,探讨了材料的介电性能与微观结构的关系。

Bi掺杂介孔CeO_2的制备及其可见光催化性能

以Ce(NO3)4为Ce源,介孔SiO2(KIT-6)为模板,采用硬模板法制备介孔CeO2(m-CeO2)。通过浸渍法合成Bi掺杂m-CeO2(m-CeO2/Bi)光催化剂。利用N2吸附-脱附、X线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段对样品的物理化学特性进行表征。在可见光(λ>420 nm)条件下,以对氯苯酚(4-CP)为目标污染物,考察m-CeO2/Bi光催化剂的催化性能。结果表明:m-CeO2/Bi光催化剂具有完整的晶型和规则的孔道结构,有利于光生电子和空穴的分离,同时Bi的掺入降低了催化剂的带隙能,有效提高了可见光催化性能。2%Bi掺杂的m-CeO2/Bi光催化剂性能最佳,光照4 h可将4-CP降解91%以上,催化剂经多次循环使用后,其光催化活性基本保持不变。

Bi掺杂对Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料电化学腐蚀性能及枝晶生长的影响

采用动电位扫描和交流阻抗等方法研究Bi掺杂对Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料在3.5%NaCl(质量分数)溶液中电化学腐蚀性能及枝晶生长的影响;采用SEM和XRD技术分析其腐蚀形貌及成分。结果显示:随着Bi含量增加,腐蚀电流密度增大,但自腐蚀电位不呈规律性变化。阻抗谱显示:掺杂前后阻抗谱特征相同,均可用两个时间常数的等效电路模型表示,其拟合误差<5%。随着Bi含量的增加,容抗弧半径减小,电荷传递电阻和腐蚀产物膜电阻均减小,耐蚀性能降低。SEM像显示,Bi掺杂对钎料在介质中电化学迁移速度有减缓作用,因而对迁移所致的枝晶生长具有抑制作用。XRD谱显示,枝晶主要成分为Sn和Cu6Sn5,同时伴有少量的Bi和Ag3Sn。

Bi掺杂BaTiO_3基PTC陶瓷的制备、微结构和电性能

采用液相掺杂及低温固相反应法制备了Bi掺杂BaTiO3纳米晶体,然后经烧结制得了Bi掺杂BaTiO3基PTC陶瓷。分析了所制Bi掺杂BaTiO3晶体的物相、晶粒大小及微结构,研究了烧结条件对所制PTC陶瓷电性能的影响。结果表明:Bi掺杂BaTiO3晶体在常温下为立方晶系,颗粒基本呈球形且大小均匀,粒径约为60 nm;在烧结温度为1 330℃、保温时间为20 min条件下所制PTC陶瓷性能最佳:室温电阻为26.29,升阻比为3.585×104。

Bi掺杂量对Mg-Si-Sn-Bi材料热电性能的影响

利用粉末冷压成型及真空烧结制备了不同Bi掺杂量的Mg-Si-Sn-Bi材料,并对制备材料组成和热电性能进行研究。结果表明,制备材料由Mg2Sn、Mg2Si和Mg2（Si,Sn）固溶体相组成。随测试温度的增加,制备材料的电阻率都急剧减小,这是典型的半导体特征。在研究范围内,掺杂Bi元素含量增加,制备材料的电阻率开始逐渐减小,但Bi掺杂量增加到一定值后,材料的电阻率又增加,而且掺杂后的材料电阻率都低于未掺杂的。制备材料的Seebeck系数是负值,表明这些材料都为n型半导体。对于掺杂Bi的材料,随着测试温度由室温增加到730 K,测得的Seebeck系数绝对值开始时轻微增加,约在240~270 K达到最大值,再随着温度增加,Seebeck系数绝对值又显著单调减小。对于掺杂Bi元素的材料,随Bi掺杂量的增加,Seebeck系数的绝对值先减少后增加,这是掺杂造成载流子浓度增加和散射过程加大相互竞争的结果。掺杂Bi的Mg-Si-Sn材料的功率因子都高于未掺杂的材料,且Bi掺杂量增加,制备材料的功率因子显著增加。对于1.29at%Bi和1.63at%Bi掺杂量的材料,功率因子分别在500 K和530 K存在一个极大值。

Bi掺杂对Ba_(6-3x)La_(8+2x)(Ti_(0.95)Zr_(0.05))_(18)O_(54)(x=2/3)陶瓷的烧结性能和介电性能的影响

采用传统固相反应法制备Ba6-3x(La1-mBim)8+2x(Ti0.95Zr0.05)18O54(x=2/3)微波介质陶瓷,研究Bi掺杂对Ba6-3xLa8+2x(Ti0.95Zr0.05)18O54(x=2/3)陶瓷的烧结性能、微观结构以及介电性能的影响。结果表明:当0<m<0.4时,Bi3+取代A1位的La3+生成单相类钨青铜型固溶体;当Bi3+的掺杂量超过这个范围时,La0.176Bi0.824O1.5作为第二相出现在固溶体中;Bi3+的掺入使Ba6-3xLa8+2x(Ti0.95Zr0.05)18O54(x=2/3)陶瓷的烧结温度从1400℃降低到1300℃,同时,其介电常数大幅度提高,谐振频率温度系数减小,但品质因数急剧减小;当m=0.05时,1350℃下保温2h烧结获得的陶瓷具有微波介电性能,εr=88.63,Q·f=4395GHz,τf=6.25×10-6/℃。

Bi掺杂对Ca_(3-x)Bi_xCo_4O_9氧化物微观结构和热电性能的影响(英文)

采用固态反应法制备Ca3-xBixCo4O9(0.0≤x≤0.45)样品,并研究了Bi掺杂对样品的微观结构和热电性能的影响。XRD与SEM结果显示,在含Bi样品中形成了c轴取向的结构,x=0.3和x=0.45样品具有大的晶粒取向度和晶粒尺寸,这就导致了这两个样品具有较高的电导率。由于Bi3+替代Ca2+降低了载流子浓度,样品的塞贝克系数随Bi含量的增加而增加。在1000 K,x=0.3样品的功率因子可达2.77×10-4W/m.K2,这一数值与利用热压法制备的Ca3Co4O9样品的功率因子相当。

Bi掺杂NaTaO_3中Bi的化学价态对其光催化性能的影响（英文）

分别采用Na Bi O3和Bi(NO3)3为Bi源制备了Bi掺杂Na Ta O3光催化剂,研究了Bi离子的价态对Na Ta O3光催化分解水制氢性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见吸收光谱研究了催化剂的晶体结构、Bi离子的化学状态和催化剂的光学吸收性能.以光催化分解水制氢反应研究了Bi离子掺杂Na Ta O3的催化性能.XRD结果表明,对于两个不同Bi源掺杂的Na Ta O3样品,Bi离子的掺杂没有改变催化剂的单斜相结构,但拉曼光谱证实Bi离子的掺杂致使Ta–O–Ta键角偏离了180o.XPS结果表明,以Bi(NO3)3为Bi源时,Bi离子以Bi3+掺杂于Na Ta O3的A位;当以Na Bi O3为原料时,Bi3+和Bi5+共掺杂于Na Ta O3的A位.两种不同Bi源掺杂得到的样品在紫外-可见吸收光谱中给出了相似的光学吸收,但Bi3+的掺杂对Na Ta O3光催化性能影响不大,而Bi3+和Bi5+共掺杂大大提高了Na Ta O3的光解水制氢性能.Bi离子取代Na离子在A位的掺杂,在Na Ta O3结构中引入了能够促进载流子分离的空位和缺陷;与此同时,Bi的掺杂导致Ta–O–Ta键角偏离180o而不利于载流子迁移.对于Bi3+掺杂的Na Ta O3样品,这两种作用相互抵消,使得其催化性能与Na Ta O3相比没有变化;而Bi3+和Bi5+的共掺杂和高价态Bi5+的掺杂引入了更多的空位和缺陷,提高了光生电子-空穴的分离效率,从而提高了光催化产氢性能.研究表明,光催化过程中载流子的迁移是影响催化性能的重要因素,而在ABO3钙钛矿结构的A位引入高价态离子是促进光生载流子分离的有效途径.

Bi掺杂高磷石英基光纤实现E波段放大

采用改进的化学气相沉积技术结合液相掺杂工艺制备了低损耗Bi掺杂高磷石英基光纤,P_(2)O_(5)摩尔分数高达7.2%,光纤的背景损耗为18 dB/km@1550 nm。进一步采用1240 nm的可调谐拉曼激光器泵浦自制Bi掺杂高磷石英基光纤,在1355~1380 nm波段实现净增益,在1355 nm波长处的最高增益为5.14 dB。这是国内首次制备出低损耗掺铋高磷石英基光纤,并基于该掺铋光纤实现了近红外波段的净增益放大。

Bi掺杂AgSnO_2(12)电接触材料的制备及性能研究

将采用化学沉淀法制备的Bi掺杂量为25%(原子分数)的SnO2纳米颗粒(Sn0.75Bi0.25O2)作为增强相,借助于粉末冶金法制备了AgSnO2(12)电接触材料,分析了Bi元素掺杂对电接触材料性能的影响。试验结果表明,Sn0.75Bi0.25O2纳米颗粒增强的AgSnO2(12)电接触材料组织结构均匀,密度、硬度高,导电性好。电性能试验表明,Sn0.75Bi0.25O2纳米颗粒增强材料的燃弧时间短、能量低,接触电阻低且稳定,抗电弧侵蚀能力强。

金属Ag表面修饰Bi掺杂TiO_2光催化剂的制备与性能研究

以钛酸四丁酯和五水合硝酸铋为原料,采用溶胶-水热法制备了Bi掺杂TiO2颗粒;以硝酸银为银源,通过表面沉积法实现了金属Ag对Bi掺杂TiO2的表面修饰。应用X射线粉末衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对产品进行了表征。以甲基橙为目标降解物,考察了所制Ag/Bi-TiO2样品的降解效果,并详细探讨了Bi掺杂量与Ag沉积量对光催化性能的影响;实验结果表明,3%Ag/10%Bi-TiO2的光催化活性最高,100 min内甲基橙的降解率可达75.6%。

可见光型Bi掺杂TiO2的研究进展

通过Bi掺杂能使TiO2的催化光波段扩展至可见光，提升其现实应用的可行性。本文主要综述进年来国内外关于掺杂Bi的TiO2改性制备的研究进展，并对未来此类催化剂的前景做了展望。

溶胶-凝胶法制备Bi掺杂纳米TiO2及其光催化性能

本文采用溶胶-凝胶法合成Bi掺杂TiO2纳米材料,对合成材料的结构和表面性质及其对水中污染物的吸附与降解特性进行了研究。

掺杂Bi的β-Cu_(2)Se薄膜的微观结构与热电性能

目的 探究在β-Cu_(2)Se薄膜中掺杂元素Bi对其组织结构及其热电性能的影响,探求Bi元素对载流子传输过程和热电性能的影响规律,为将来该类热电薄膜的研究和应用提供宝贵的经验。方法 使用粉末烧结制得Cu-Bi-Se合金靶材,使用磁控溅射的方法在含有SiO_(2)层的单晶Si衬底上制备了不同Bi含量的β-Cu_(2-x)Bi_(x)Se热电薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪分别研究了沉积薄膜的XRD谱、表面与截面形貌以及元素含量与分布。利用LSR-3电阻率/塞贝克系统测量了沉积薄膜的Seebeck系数与电导率。利用霍尔试验测量了沉积薄膜的室温载流子浓度和迁移率。结果 沉积薄膜主要由单一的β-Cu_(2)Se相构成,在Bi掺杂量最大为1.07%(原子数分数)的薄膜还含有非常少量的α-Cu_(2)Se相;在β-Cu_(2)Se相薄膜中Bi的掺杂没有生成单质相而是替换点阵中的Cu而形成替位式固溶体。在沉积的β-Cu_(2-x)Bi_(x)Se薄膜中,([Bi]+[Cu])/[Se]>2.0且具有p型导电特征。随着温度的增加,电导率降低而Seebeck系数增加,彰显沉积薄膜的简并或半简并半导体的导电特性。当温度低于225℃时,沉积薄膜功率因子随Bi掺杂量的增加而增大;当温度高于225℃时,掺杂量为0.29%(原子数分数)的薄膜具有最大的功率因子,进一步增加Bi掺杂量,沉积薄膜的功率因子却逐渐减小。结论 使用磁控溅射的方法可制备β-Cu_(2)Se薄膜,掺杂适量的Bi可显著提高薄膜的功率因子。

In、Bi、Sb掺杂SnO_(2)锂化的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势(USPP)法,以In、Bi、Sb掺杂SnO_(2)为主要研究对象,构建了M_(1-x)Sn_(x)O_(2)二维片状材料模型并模拟其锂化过程,获得Li^(+)饱和浓度曲线;构建M_(1-x)Sn_(x)O_(2)三维晶体结构并计算其能带结构、态密度、分子轨道和布居;使用过渡态搜索(TS search)方法评估了Li^(+)扩散的能垒。结果表明,M_(1-x)Sn_(x)O_(2)锂化至饱和状态时锂浓度分别为Li_(0.47)SnO_(2)、Li_(0.47)In_(0.3)Sn_(0.7)O_(2)、Li_(0.47)Bi_(0.3)Sn_(0.7)O_(2)、Li_(0.59)Sb_(0.3)Sn_(0.7)O_(2);SnO_(2)、In-SnO_(2)、Bi-SnO_(2)、Sb-SnO_(2)的带隙分别为1.23、1.72、1.47、0.23 eV,其中Sb-SnO_(2)态密度在费米能级处脉冲峰的展宽扩大到-2~6 eV,表明Sb原子的掺杂使得原子间的耦合作用增强,带隙减小,轨道范围变大,电子的非局域性变强;掺杂In、Bi、Sb原子后SnO_(2)离子键的键级由0.33分别转变为0.22、0.03、0.02,离子性依次增强,其中Sb-SnO_(2)的离子性最强,Sn—O键强度最低。同样的路径下Li^(+)在SnO_(2)、In-SnO_(2)、Bi-SnO_(2)、Sb-SnO_(2)中扩散所需的最大能量分别为1.1、0.75、1.03、0.56 eV;金属元素Sb掺杂SnO_(2)可有效增强其锂化能力。

Bi掺杂纳米AgSnO_2的耐电弧侵蚀性能研究

AgSnO2在使用过程中温升过高以及抗侵蚀性和抗熔焊性差。采用溶胶-凝胶法制备掺杂Bi元素的纳米复合AgSnO2电接触合金,对合金进行电弧侵蚀试验,通过扫描电镜对合金电弧侵蚀后的形貌、燃弧能量和燃弧时间进行观察和分析。结果发现,与无掺杂的纳米复合AgSnO2合金相比,Bi元素的加入改善了Ag对SnO2的浸润性,避免了因SnO2富集形成绝缘层使接触电阻升高,从而提高触头材料电性能、电寿命,抗熔焊、耐电弧烧损的能力。