Fe_(2)P化合物磁弹性耦合相变过程中的声子演化行为

通过第一性原理计算方法,研究Fe_(2)P化合物分别在铁磁、反铁磁状态下的声子模式、电荷密度随c/a演化的规律。铁磁状态下,随着c/a增大声子逐渐软化,直到c/a=61.947×10^(-2)时,声子声学模式出现虚频;反铁磁状态下,该c/a值的声子模式没有虚频出现。对比铁磁状态下基态和c/a=61.947×10^(-2)的电荷密度发现,晶胞c/a增加过程中3g面内的共价键增强,在晶胞[001]方向上出现部分成键态向反键态转变的现象,当c/a接近临界值时,成键与反键之间达到平衡,导致晶格失稳(声子虚频)而出现结构的突变。这会导致铁磁有序被破坏、铁磁序失稳,最终使Fe_(2)P化合物磁性转变为反铁磁性。

AuNP负载Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)纳米材料的制备及其对对二甲苯的气敏特性

采用溶剂热法和化学还原法制备了纯Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)与Au纳米颗粒(AuNP)负载Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)纳米材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对其形貌结构进行了表征,结果表明AuNP成功负载到Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)纳米立方体结构表面。同时,制备出纯Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)和AuNP负载Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)的气体传感器,并对对二甲苯进行了气敏性能研究。实验结果表明:在最佳工作温度(200℃)条件下,AuNP@Fe/Sn传感器的气敏性能最优,对体积分数1×10^(-4)的对二甲苯的响应值达到73.91,约是Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)传感器的3.75倍。同时,该传感器还具有快速的响应/恢复时间(5 s/9 s,对二甲苯的体积分数为2×10^(-5))。最后,分析了传感器AuNP负载Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)的气敏机理。

磁性核壳结构Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)-Au的制备及其光催化还原性能

TiO_(2)基的光催化剂已被广泛用于各种有机物污染物的光氧化和水中六价铬Cr(Ⅵ)的光还原。然而,对光催化还原硝基芳香化合物为胺基芳香化合物的研究鲜有报道。本文采用液相沉积(LPD)法将锐钛矿型TiO_(2)沉积在非晶SiO_(2)包覆的Fe_(3)O_(4)上,制备了核壳结构的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)磁性光催化剂。为进一步提高其光催化活性,将均匀分散的Au纳米粒子(Au NPs)修饰在其表面,以获得Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)-Au纳米复合材料。对这两种TiO_(2)基的磁性复合材料进行表征并将其用作光催化剂。在紫外光照射下,用HCOONH4作为空穴捕集剂和H源,以对硝基苯胺(p-NA)光催化还原至对苯二胺(p-PDA)作为模型反应,评价其光催化还原性能。结果表明:虽然两种光催化剂都能将p-NA完全还原成p-PDA,但Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)-Au表现出比Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)更优异的光催化活性。这是由于TiO_(2)表面修饰的Au NPs能有效地促进光激发的电子从TiO_(2)的导带转移到Au,最大限度地减少电子和空穴的复合率,延长光电子的寿命。此外,不可或缺的HCOONH4在p-NA的光催化还原中能有效地捕获光生空穴,极大地提高了其光催化还原效率。

Fe_(2)P基一级磁相变合金的微观结构及相变行为

Fe_(2)P基一级磁相变合金因其价格低廉、工作温域易于调控、磁热性能优异等显著特性,在室温磁制冷领域具有良好应用前景.本文利用透射电子显微镜和X射线衍射仪深入研究了Fe_(2)P基合金的微观结构,并原位观察了其微观尺度下的磁相变过程.研究发现,该合金晶界处分布着微米或亚微米尺寸的非晶SiO_(2)和立方Fe_(3)Si型杂相,这些杂相显著影响着Fe_(2)P基合金一级磁相变的形核和长大过程. Fe_(2)P基合金的顺磁-铁磁相变伴随着较大晶格畸变,晶胞沿着a轴和c轴方向分别伸长0.8%和收缩1.8%左右.该磁相变诱导的晶格畸变易于在杂相和晶界等晶体缺陷处被容纳,因此铁磁相率先在杂相和晶界处形核.然而,这些微米或亚微米尺寸晶体缺陷会对磁畴壁产生钉扎作用,不利于铁磁相的长大过程,增加相变能垒,导致热滞增大或者相变驱动场上升.由此可见,要获得低热滞、低驱动场和高磁热性能的Fe_(2)P基一级磁相变合金,有必要同时优化影响其磁相变过程的本征因素(如两相晶格失配度)和非本征因素(如缺陷尺寸、种类).

磷化铁对磷酸铁锂电化学性能的影响探究

磷化铁(Fe_(2)P)作为磷酸铁锂生成过程中常见的副产物,其对磷酸铁锂(LiFePO_(4),LFP)电化学性能的影响到目前为止研究地还不够深入。通过球磨法在LFP中掺入不同比例的Fe_(2)P来探究其对LFP正极材料电化学性能的影响。结果表明:在掺入Fe_(2)P后,LFP材料的晶体结构无明显变化,颗粒形貌规整度较高,各主要元素分布均匀,并且LFP材料的离子电导率和电子电导率得到了不同程度的提升;尤其是当Fe_(2)P掺入量为0.5%(质量分数)时,在0.1C和0.5C倍率下首次放电比容量分别达到了158.2、148.5 mA·h/g,相比纯LFP分别提升了8.90%和7.2%;CV曲线中的氧化还原峰电位差值(ΔE)仅为0.264 V,说明Fe_(2)P的引入有利于改善LFP材料的极化,且前3次CV曲线的重合度高,表明材料具有高度的可逆性;电荷转移电阻(R_(ct))仅为41.56Ω,相比纯LFP降低了76.49%;锂离子扩散系数为8.20×10^(-9)cm^(2)/s,相比纯LFP提升了89.4%,同时对倍率性能和循环性能的改善效果显著。

钢中Si、P元素配比对其氧化特性的影响

为了获得高表面质量的冷轧产品,采用场发射SEM、EPMA和高温激光观察等方法,系统研究了钢中w(Si)/w(P)不同配比对氧化铁皮形成、起泡和铁橄榄石相(Fe_(2)SiO_(4))液化温度的影响,明确了w(Si)/w(P)不同配比条件下界面元素富集及其氧化特性。结果表明:随着w(Si)/w(P)的提高,试样低温抗氧化能力提高,氧化增重速率峰值出现的温度逐渐提高,当w(Si)/w(P)为12时,氧化峰值温度提高至1 170℃,氧化增重速率峰值也急剧提高到1.08%/min;随着w(Si)/w(P)的提高,表层氧化铁皮鼓泡现象明显减轻;高温激光观察试验发现,随着w(Si)/w(P)的降低,氧化铁皮与基体界面处的Fe_(2)SiO_(4)相液化温度逐渐降低,w(Si)/w(P)为3条件下界面Fe_(2)SiO_(4)相于1 080℃开始出现液化现象。因此,添加P元素是降低Fe_(2)SiO_(4)相液化温度的一种有效而实用的方法,同时还可显著降低氧化铁皮的粘附力。