基于Cu和TiN盖层的Hf0.5Zr0.5O2薄膜铁电性能比较研究

该文采用原子层沉积在Si/SiO2/TiN基底上制备了20 nm Hf0.5Zr0.5O2(HZO)薄膜,并分别以TiN和Cu为盖层构筑了HZO铁电电容器.掠入射X射线衍射测试表明,TiN和Cu作为盖层的HZO薄膜都具有明显的正交相.系统比较研究了Cu和TiN盖层对HZO薄膜的铁电、漏电和可靠性的影响.极化-电压测试表明,TiN和Cu为盖层的HZO薄膜在±4 V扫描电压下,剩余极化强度(2Pr)值分别为40.4μC/cm^2和21.2μC/cm^2.相应的矫顽电压分别为+1.7 V和+2.0 V.极化疲劳与保持特性测试表明,在经过2.3×10^8循环次数后,以TiN和Cu为盖层的HZO薄膜的2 P r值分别衰减了39.7%和45.6%.经过1.3×10^4 s保持测试,TiN和Cu盖层的HZO薄膜的2 P r值从初始34.4μC/cm^2和17.1μC/cm^2分别下降到了22.6μC/cm^2和1.6μC/cm^2.上述结果说明,金属盖层是影响HZO铁电性的一个非常重要的因素.盖层的功函数、热膨胀系数、界面缺陷和界面介电层都是导致HZO薄膜铁电性差异的可能机制.该文工作对于进一步理解HZO铁电性起源和影响机制提供了有意义的借鉴,将有助于发展未来高性能的HZO铁电存储器和负电容晶体管.

Hf0.5Zr0.5O2基铁电电容器的特性研究

利用原子层淀积工艺制备了9 nm厚的铪锆氧(Hf0.5Zr0.5O2)铁电薄膜。通过淀积TiN顶/底电极形成Hf0.5Zr0.5O2铁电电容,研究退火工艺和机械夹持工艺对铁电电容性能的影响。实验结果表明,极化强度-电压曲线为电滞回线形,双倍剩余极化强度达31.7μC/cm2,矫顽电压约为1.6 V,电学性能明显提高。在150℃高温下,Hf0.5Zr0.5O2基铁电电容器的电学性能仍然良好,证明了退火工艺和机械夹持工艺对电学性能的优化作用。

Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金连续降温压缩扭转组织演变

采用Gleeble-3500热力拟试验机对Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金棒材进行了热压缩扭转实验,变形过程中采用连续降温,温度范围为420~480℃,降温速率为10℃·s^(-1)。分析了变形后试样微观组织的演化规律。结果表明,形成了梯度组织;随棒状试样半径的增加,晶粒尺寸、LPSO相尺寸及ED//<0001>织构强度均减小。晶内LPSO相发生了机械破碎和扭折;块状LPSO相发生溶解,形成条纹状结构,部分条纹状结构在外力条件下发生扭折。变形过程中主要发生了连续动态再结晶及LPSO相激发的再结晶。连续降温有利于再结晶形核,产生大量细小的动态再结晶晶粒,抑制了再结晶晶粒长大和ED//<0001>织构强度增加。

第二相体积分数对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金力学性能的影响

采用万能拉伸试验机、SEM、EDS及XRD对固溶处理后的Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金力学性能、第二相形态、化学成分进行了分析,并利用Image-Pro-Plus软件对第二相体积分数进行了统计。结果表明:固溶处理后,合金中仍有大量不同形态、成分的第二相,主要是灰色块状LPSO相、灰色棒状LPSO相和白色点状富稀土相。随着固溶时间的增加,Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的抗拉强度与伸长率表现出先降低后升高的变化规律。在510℃固溶16 h,合金的抗拉强度与伸长率达到最小值,分别为196.77 MPa、3.8%。510℃固溶10~16 h,LPSO相体积分数不变,富稀土相体积分数增加,富稀土相质地较脆,受力时容易破碎,成为裂纹萌发和扩展的源头,使合金抗拉强度、伸长率均降低。510℃固溶16~19 h,富稀土相体积分数减少,合金的力学性能增加。

Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金材料喷丸强化工艺及摩擦磨损性能研究

目的提高Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金的耐磨性能。方法通过喷丸强化工艺对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金表面进行处理,在合金表面制备出纳米强化层,随后进行干滑动摩擦磨损试验,探究其喷丸强化后耐磨性能的改变。利用OM、SEM研究合金表层至内部晶粒尺寸及组织特征的变化。利用电子天平秤测量摩擦磨损试验前后质量的损失量。利用维氏显微硬度计测量合金强化层深度方向的硬度分布。利用SEM研究了合金摩擦磨损后的形貌特征,探究其磨损机制。结果对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金进行表面喷丸处理后,表面分别出现了200~370μm厚的晶粒细化层,其中喷丸气压为0.4 MPa、时间为40 s的试样的细晶强化层厚约为250μm,硬度约为155HV,较原始试样提高了50%左右。结论经喷丸强化后,镁合金表面发生塑性变形,获得纳米晶。晶粒尺寸从表层到内部逐渐变大,呈现梯度变化,喷丸处理后试样磨损质量普遍降低,耐磨性能得到提高,其中气压为0.4MPa、喷丸时间为40s的试样的耐磨性最好。铸态试样的摩擦磨损中,磨粒磨损和黏着磨损发挥主要作用,喷丸强化工艺后,磨损机制发生改变,喷丸时间为60 s时,氧化磨损起主导作用。另外,随着喷丸气压的增大,疲劳磨损由辅助作用逐渐变为主导作用。

差热-等通道转角挤压工艺对TZK镁合金微观组织与腐蚀性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、电化学、X光电子能谱分析等测试技术探究了差热-等通道转角挤压工艺(DT-ECAP)对Mg-5Sn-2Zn-0.5Zr(TZK)镁合金微观组织和腐蚀性能的影响。结果表明,当模具温度为300℃、试样保持室温时(DT-1),TZK镁合金晶粒和第二相显著细化,且第二相呈弥散分布。此外,在DT-1变形条件下,TZK镁合金在Hank′s溶液中呈现均匀腐蚀,腐蚀速率为1.161 mm·a^(-1),腐蚀电位与腐蚀电流密度分别为-1.38 V和5.916×10^(-6)mA·cm^(-2),合金耐蚀性能最优。而当模具温度为300℃、试样温度为200℃(DT-2)以及模具保持室温、试样温度为300℃(DT-3)时,合金中的第二相沿变形方向呈带状分布,且局部区域存在粗大的块状第二相,其在Hank′s溶液中的腐蚀以局部腐蚀为主。

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%。

挤压态Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金摩擦磨损行为研究

镁合金是目前工程应用中最轻的结构金属,广泛应用于航空航天与国防军工等制造领域,铸造镁合金由于性能劣势难以应用于重要结构件,塑性变形可以显著细化镁合金晶粒,提高合金综合力学性能。研究发现通过变形调控合金第二相体积分数/尺寸/分布规律、再结晶比例以及晶粒尺寸,可以在提高合金拉伸性能的同时提升合金的耐磨性,这为拓宽镁合金的应用提供了新途径。实验研究了Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金经过正挤压-双向转角挤压后的不同位置组织演变特征,并分析了变形合金在不同载荷(10、20、30 N)下的摩擦磨损行为,结果表明:随着载荷增大,变形合金的平均摩擦系数降低;施加载荷相同时,合金的平均摩擦系数值与再结晶程度成正比,磨损量随再结晶比率增大而减少;在摩擦磨损实验中,所有样品均发生氧化磨损和磨料磨损,低载荷下发生轻微的划痕和磨损痕迹,随着载荷增加,出现明显的表面剥落和脱落现象;实验中由于载荷和摩擦力的作用,长周期堆垛有序相(LPSO)颗粒与镁基体间发生相对滑动或剪切,这种相互作用导致LPSO相颗粒剥离和表面颗粒脱落。

蒸发干燥法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料

以LiNO_(3)、Ni(NO_(3))_(2)·6H_(2)O和Mn(CH_(3)COO)_(2)·4H_(2)O为原料,采用蒸发干燥法制备锂电池用LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料。将原料在玛瑙研钵中研磨后置于100℃水浴盆中。待固体物料溶解后,在混合物中加入的无水乙醇和浓度为15.0 mol·L^(-1)的氨水,伴随机械搅拌。将混合物置于120℃的真空干燥室中,干燥2 h(始终在真空氛围中)以获得前驱体。把前驱体放在400℃空气中煅烧4 h,分解硝酸盐和醋酸盐,接着在不同温度的氧气中煅烧6 h,合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)材料。将合成的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)材料放在600℃氧气氛围中退火氧化2 h,再冷却至室温。通过电化学测试得到,在烧结温度800℃,烧结时间6 h的条件下合成的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料具有较高的锂插层容量和良好的循环稳定性。

Co/Ce0.5Zr0.5O2催化剂的制备及甲烷部分氧化制合成气

利用共沉淀法制备了具有介孔结构的Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体,然后浸渍不同质量分数(10%、20%、30%)的活性组分钴,制备了系列Co/Ce0.5Zr0.5O2催化剂。利用N2物理吸附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温氧化(TPO)和热重(TG)等手段对制备和反应后的催化剂进行了表征,研究了它们对甲烷部分氧化制合成气反应的催化性能。研究结果表明,铈锆固溶体负载的钴比较容易被还原,该系列催化剂具有较高的活性和对H2及CO的选择性,且随Co含量的增加,催化剂的活性和对H2和CO的选择性得到提高的同时,也增强了催化剂的抗积炭性能。

热处理对Mg-12Gd-2Y-0.5Sm-0.5Sb-0.5Zr显微组织的影响

采用OM、SEM、EDS、TEM和SAED等技术研究了Mg-12Gd-2Y-0.5Sm-0.5Sb-0.5Zr合金在铸态、时效态及固溶态的显微组织变化。结果表明,与铸态合金显微组织相比,时效态合金析出相更加细小弥散;铸态合金析出相有α-Mg、Mg5Gd相和Mg24Y5相,固溶态有α-Mg、Mg3Gd相和Mg24Y5相,时效态有α-Mg,Mg41Sm5,β'相。β'相形态为多个纺锤形相联结而成,相互夹角呈120°,具有周期结构。

CuO在Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2上的分散状态及其CO氧化性能的研究

以硝酸铈和硝酸锆为原料 ,采用共沉淀法制备了不同摩尔比 (0 ,0 .1,0 .2～ 0 .9,1.0 )的Cem Zr1-m O2 样品 .并以 Ce0 .5Zr0 .5O2 为载体 ,采用浸渍法负载不同含量的 Cu O,在色谱流动法上考察其对CO的氧化活性 .并用 XRD,TPR和 BET等技术对 Cu O/ Ce0 .5Zr0 .5O2 各样品进行了表征 .结果表明 ,当Cu O负载量为 5 .0 %时 ,其 CO的氧化活性最高 .XRD测定表明其氧化活性的高低与铜物种在 Ce0 .5Zr0 .5O2 上的分散状态有关 .TPR结果亦显示活性的高低与 Ce0 .5Zr0 .5O2 上分散较好的铜物种的 α还原峰及分散较差的γ还原峰的峰温及形状有关 .

草酸盐共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2及其电化学性能

使用草酸盐共沉淀法合成了LiNi0.5Mn0.5O2,并研究了共沉淀时的pH条件对终产物的结构、形貌及电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了在pH值为4.0、5.5、7.0和8.5时得到的共沉淀和终产物LiNi0.5Mn0.5O2的结构和形貌.使用充放电实验研究了不同pH条件下得到的LiNi0.5Mn0.5O2的电化学性能.结果表明,pH为7.0时,合成的材料颗粒更小、分布最均匀,材料具有良好的层状特征,且材料中锂镍的混排程度最小.电化学测试结果印证了pH为7.0时合成的材料具有更好的电化学性能,在0.1C的倍率下,材料的首次放电比容量达到了185 mAh.g-1,在循环20周后,放电比容量仍然保持在160 mAh.g-1.X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,pH为7.0时合成的LiNi0.5Mn0.5O2中Ni为+2价,Mn为+4价.

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2的循环性能

采用共沉淀法可以制备出首次放电容量高达210mA·h／g的LiNi0．5Mn0.5O2材料（2．8～4．5V，电流密度30mA／g），但材料循环性能受制备过程中的处理工艺影响很大，处理不严格将导致材料循环性能严重下降。围绕材料的循环性问题，对其机理进行了分析并在此基础上对制备工艺进行了进一步改善：分别从配锂方式，烧结过程中的升降温速率以及烧结的保温制度进行了系统研究。结果表明：采用改进配锂方式，缓慢升温速率（2℃／min），高低温结合的烧结制度和快速风冷工艺所制备的材料首次放电容量达到188mA·h／g，30个循环后仍保持在174mA·h／g，循环效率有了明显的提高。

锆钛复合氧化物的制备及用作Pt三效催化剂载体的性能

用共沉淀法制备了Zr_(0.5)Ti_(0.5)O_2复合氧化物,考察了沉淀时的pH值、温度及焙烧温度对样品织构性能的影响.分别用BET、XRD、NH_3-TPD对样品的织构、结构性能和表面酸性进行了表征.将经过不同温度焙烧后的样品作为载体制备成Pt/Zr_(0.5)Ti_(0.5)O_2催化剂,考察了催化剂对C_3H_8、CO、NO的催化性能,并与传统的以La-Al_2O_3为载体的Pt/La-Al_2O_3汽车尾气三效催化剂进行了比较.结果表明:当沉淀时的pH=11、温度为25℃、焙烧温度为550℃时,所制得的样品具有较好的织构性能(比表面积为195m^2·g^(-1)、孔容为0.28mL·g^(-1))、较强的表面酸性和较宽的酸度分布;用该样品制备的汽车尾气三效催化剂与传统的以La-Al_2O_3作载体的Pt/La-Al_2O_3催化剂相比,具有更好的HC和CO催化性能和优异的NO转化性能.

CuO/Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2的结构特征及催化性能表征

以硝酸铈和硝酸锆为原料 ,采用共沉淀法制备了不同摩尔比 (X =0 ,0 1,0～ 1 0 )的CexZr1 xO2 样品。并以Ce0 5Zr0 5O2 为载体 ,采用浸渍法负载不同含量的CuO ,用色谱流动法考察其对CO的氧化活性。并用XRD ,TPR和BET等技术对CuO/Ce0 5Zr0 5O2 各样品进行了表征 ,结果表明 ,当CuO负载量为 10 0 %时 ,催化剂CO的氧化活性最高 ;XRD测定表明催化剂氧化活性的高低与铜物种在Ce0 5Zr0 5O2 上的分散状态有关 ;TPR结果亦显示活性的高低与Ce0 5Zr0 5O2

K-Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2催化碳颗粒物燃烧性能

用等体积浸渍法制备了不同K负载量的xKNO3-Ce0.5Zr0.5O2系列催化剂,用程序升温氧化反应(TPO)考察催化剂对碳颗粒物(soot)燃烧的催化活性.并采用XRD、BET、FT-IR、XPS等技术对KNO3负载催化剂进行表征.结果表明KNO3负载量对催化剂的比表面、表面化学环境有显著的影响;KNO3能使催化剂对soot的催化燃烧活性有较大提高,且存在最佳负载量,当x=0.5时,催化剂的活性最好,碳颗粒物的起燃温度(T)i和峰顶温度(Tp)分别为290℃和360℃.在反应过程中,KNO3熔融状态的形成和K2CO3的生成,使催化活性明显提高.

Zr_xTi_xAl_(1-2x)O_2的制备及其在三效催化剂上的应用

Zr0.5Ti0.5O2(ZT) and Zr0.25Ti0.25Al0.5O2(ZTA) mixed oxides were prepared by co-precipitation method and characterized by low temperature adsorption-desorption,XRD and NH3-TPD. The activity of Pt/Zr0.5Ti0.5O2 and Pt/ Zr0.5Ti0.5Al0.5O2 catalysts was evaluated using the simulated gases. The results show that ZTA samples exhibit higher specific surface area,larger pore volume and proper surface acidic amount and acidity in comparison with ZT. The results of the catalytic test indicate that Pt/ZT and Pt/ZTA catalysts exhibit excellent low-temperature catalytic activity and lower light-off temperatures of hydrocarbon,carbon monoxide and nitrogen oxides,especially better conversion for nitrogen oxides (NOx). The addition of Al2O3 into ZT enhanced the anti-aging property of Pt/ ZTA catalysts due to the excellent textural,structural,surface acidity and thermal stability.

负载型钙钛矿LaB_xMn_(1-x)O_3/堇青石(B=Co,Fe,Ni,Cu)催化燃烧苯的性能

采用柠檬酸盐法制备了LaBxMn1-xO3/堇青石(B=Co,Fe,Ni,Cu)催化燃烧催化剂,并用H2-程序升温还原(H2-TPR)、X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对其进行了表征,并考察其催化燃烧苯的活性和抗水性能。结果表明:LaCo0.5Mn0.5O3/堇青石催化剂能形成完善的钙钛矿晶相,表现出最佳的催化氧化苯的性能;载体经CeO2涂覆改性,起到协同催化和稳定剂的作用,从而有利于催化剂催化燃烧活性的提高和热稳定性能的发挥,在水蒸气存在下,催化剂亦可表现出良好的催化氧化活性。

Li-Ni-Mn-O锂离子电池正极材料研究进展

Li-Ni-Mn-O正极材料由于具有比容量高、资源丰富、价格便宜、污染少等优点,而被视为最具发展潜力的锂离子电池的正极材料之一,近年来受到广泛关注。综述锂离子电池正极材料Li-Ni-Mn-O的研究进展,阐述其结构特征、制备方法及电化学性能。指出这些材料目前存在的主要问题并介绍解决方法,最后指出Li-Ni-Mn-O正极材料的发展前景和今后的研究方向。