复合添加MgO和La_(2)O_(3)对纳米微晶氧化铝陶瓷微观结构的影响

纳米微晶氧化铝磨料具有良好的通用性和高精度磨削能力,且性价比较高,在机械制造、轴承、模具、汽车等领域有广泛的应用潜力。本研究以勃姆石(γ-AlOOH)为原料,MgO、La_(2)O_(3)为添加剂,采用溶胶-凝胶工艺合成纳米微晶氧化铝。通过差示扫描量热仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和从头算分子动力学方法模拟计算研究了添加剂对微晶氧化铝相转化、物相组成、微观结构及力学性能的影响。结果表明:复合添加MgO和La2O3可以使氧化铝中间相θ-Al_(2)O_(3)向α-Al_(2)O_(3)转化的温度从1257℃降低到1105℃,将致密化温度从1600℃降低到1350℃,将微晶氧化铝的晶粒尺寸从1.04 mm减小到120 nm,实现了低温致密烧结。

石榴石型立方相Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)固态电解质的制备及储锂性能

石榴石型立方相Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有高的离子电导率和热稳定性,在固态锂电池领域颇具应用前景。煅烧温度对制备高性能立方相LLZO至关重要。为此,首先采用不同煅烧温度(1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃)制备了LLZO,然后将10%磺酸甜菜碱改性的聚偏二氟乙烯(SB-PVDF)与90%LLZO复合制备固态电解质膜,并研究其电化学储锂性能。结果表明:在最优煅烧温度1200℃时制备的LLZO为纯立方相结构,相对致密度高达92.4%,离子电导率为1.21×10^(-4)S/cm,活化能为0.335eV,相应的固态锂电池在1.0C充放电时的放电比容量为124.3mAh/g,循环200圈后容量保持率为93.4%,优于其他样品。

La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响

为了实现碳中和目标,降低内燃机碳排放,稀薄燃烧技术成为了当前重要的研究方向.该技术不仅能提高发动机燃油热效率,还能有效降低CO_(2)排放.但是稀薄燃烧往往会伴随着大量氮氧化物的产生,为了解决该问题,采用LNT-SCR耦合的NO_(x)净化技术,此时LNT的作用是将排气中部分NO_(x)转化为NH_(3),为下游的SCR提供还原剂.基于此,制备了LNT催化剂,研究催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响.采用溶胶-凝胶法制备了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)系列钙钛矿氧化物,并通过分步浸渍法得到了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)负载型催化剂.利用XRD、H_(2)-TPR、NO-TPD等表征手段研究了钙钛矿氧化物的晶相结构,以及负载型催化剂的还原特性、NO_(x)吸附-脱附性能等物化性质,并且通过H_(2)选择性催化还原NO实验探究了催化剂掺杂Ce对NO转化成NH_(3)的影响.结果表明,Ce掺杂催化剂具有良好的NH_(3)产物选择性,并且显著提高了NO转化率.温度是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的决定性因素,而H_(2)和NO体积比是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的关键性因素.其中,La_(0.95)Ce_(0.05)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)在低温下催化活性表现最佳,在350℃、H_(2)和NO体积比为5.0时NH_(3)产物选择性为65%,NO转化率为100%.此外,所制备的La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)都形成了钙钛矿型结构,而且Ce掺杂催化剂的大部分Ce离子可以进入到LaMnO_(3)结构中.在催化剂适量掺杂Ce后,H_(2)消耗总面积增大、还原峰的峰值温度降低,表明掺杂Ce改善了催化剂的还原特性;同时NO吸附和脱附面积增大,表明Ce掺杂改变了催化剂的NO_(x)吸附-脱附性能.

Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)基氧化铝薄膜的制备及对固态电解质应用性能的影响

Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有离子电导率高、电化学窗口宽、与锂负极相容性好的特点,在锂离子电池领域成为了传统有机液态电解质的潜在替代品。然而,LLZO极易与空气中的CO_(2)、H_(2)O反应生成副产物Li_(2)CO_(3),致使LLZO离子电导率降低,甚至丧失。针对这一问题,本研究采用先旋涂后烧结的方法在LLZO表面构筑氧化铝薄膜,借助致密氧化铝薄膜阻隔LLZO与空气的直接接触的特性,改善和提高LLZO的空气-水稳定性。结果表明,采用该方法可在LLZO表面构筑厚度约为13.34μm的无定形氧化铝薄膜层。该薄膜层有效提高了LLZO对气体的阻隔性,增大了LLZO表面疏水特性,在一定程度上抑制了Li_(2)CO_(3)的生成。同时,由于渗入LLZO中氧化铝对空隙的填充作用,强化了离子传输特性,使负载薄膜后LLZO的离子传导的活化能从0.40 eV降低至0.28eV,离子电导率从4.48×10^(5)S·cm^(-1)提高到5.06×10^(-5)S·cm^(-1),提高了13%。

La_(2)O_(3)掺杂铁基记忆合金涂层组织与性能研究

为了探究La_(2)O_(3)对激光熔覆形状记忆合金涂层组织和性能的影响,采用宽带激光熔覆技术在42CrMo中碳钢表面制备了掺杂La_(2)O_(3)的Fe17Mn5Si10Cr5Ni形状记忆合金复合涂层,通过表征得到了La_(2)O_(3)对复合涂层的显微组织、维氏硬度、耐磨性、耐蚀性和表面残余应力的影响结果。结果表明,La_(2)O_(3)显著降低了晶粒尺寸,掺杂质量分数w=0.009时,晶粒尺寸达到最小值3.03μm,而复合涂层具有最大硬度454.7 HV 0.2,磨损量最低;并得到最低的自腐蚀电流为4.287×10^(-7)A/cm^(2),最高的自腐蚀电位为-0.843 V,涂层保护率达到94.83%,La_(2)O_(3)明显提高了涂层的耐腐蚀性能;此时涂层的残余应力由拉应力转变为压应力,并在Fe-Mn-Si/La_(2)O_(3)产生的最大残余压应力值为-378 MPa。此项研究为低应力高性能激光熔覆涂层的开发和推广提供了实践参考。

La_(2)O_(3)掺杂对微波烧结WC-10AlCoCrFeNi硬质合金微观结构及性能的影响

采用机械合金化和微波烧结制备了La_(2)O_(3)掺杂的WC-10AlCoCrFeNi硬质合金,研究了La_(2)O_(3)含量对WC-10AlCoCrFeNi硬质合金相结构、微观组织和力学性能影响。结果表明:机械合金化制备的高熵合金粉末化学成分均匀,无明显富集现象;La_(2)O_(3)可以降低Al元素氧化程度,细化晶粒,促进裂纹的偏转和桥接;随着La_(2)O_(3)含量的增加,硬质合金的晶粒尺寸先增大后减小,力学性能先升高后降低。当La_(2)O_(3)含量为0.075 mass%时,硬质合金的组织均匀,性能最好,晶粒尺寸达0.44μm,相对密度为95.81%、硬度为1616.57 HV30、断裂韧性为13.64 MPa·m^(1/2)、弯曲强度为1404.05 MPa。

La_(2)O_(3)修饰V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的低温脱硝性能

采用稀土金属氧化物La_(2)O_(3)来修饰V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂,改善其低温催化性能。通过改变La_(2)O_(3)含量及焙烧温度,并借助XRD、BET、SEM、TEM、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR及XPS等表征手段,讨论了La_(2)O_(3)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂结构与NH_(3)-SCR低温性能之间的内在关联。结果发现,La_(2)V_(6)W_(5)/TiO_(2)催化剂活性最佳,以NO转化率90%为标准,其工作窗口温度范围下限低至160℃。La_(2)O_(3)的加入提升了催化剂中V^(4+)浓度,改善了氧化还原能力,同时使表面的氧空位吸附氧物种得到增加,进而提升了La_(2)O_(3)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的低温脱硝性能。

高介电常数La_(2)O_(3)材料的制备方法及其介电性能研究进展

在众多高介电常数栅介质材料中氧化镧(La_(2)O_(3))因带隙大、热稳定性良好等特点而具有代替传统SiO_(2)栅介质材料的潜力。介绍了La_(2)O_(3)薄膜的制备方法,综述了目前改善La_(2)O_(3)薄膜介电性能的方法并展望了其未来发展前景。

低成本Nb掺杂Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)固态电解质的性能与应用研究

固态电池因其在能量密度、循环寿命和安全性等方面的优异性能受到关注。其核心组件为固态电解质材料。具有石榴石结构的Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)氧化物固态电解质由于具备宽电化学窗口、良好的离子传导性、稳定的化学性能及简单的制备工艺等特点而得到广泛研究。本研究采用Nb元素对LLZO进行掺杂,成功制备得到Li_(6.75)La_(3)Zr_(1.75)Nb_(0.25)O_(12)(LLZNO)氧化物固态电解质,其离子电导率达到了7.79×10^(-4)S/cm,且制备成本与未掺杂的LLZO相比无明显增加。将其涂覆在聚乙烯(PP)隔膜表面形成PP-LLZNO隔膜,表现出良好的热稳定性和离子电导率。与Al_(2)O_(3)涂覆隔膜或固态电解质Li_(6.75)La_(3)Zr_(1.75)Ta_(0.25)O_(12)(LLZTO)涂覆隔膜组装的电池相比,组装了PP-LLZNO涂覆隔膜的扣式电池和软包电池的容量保持率分别达到了84.99%(50圈)和57.40%(100圈),展现出更优异的性能。因此,高离子电导率和低成本LLZNO的制备对固态电解质的大规模生产及在固态电池中的广泛应用具有一定的参考意义。

La_(2)O_(3)第二相强化W合金的制备及物理与力学性能

第二相强化钨(W)合金具有高强度、良好的抗蠕变和抗辐照等优异性能,是一种极具潜力的聚变堆面向等离子体材料。本文以偏钨酸铵和硝酸镧(La(NO3)3)为主要原料,采用溶液燃烧合成法(solution combustion synthesis,SCS)制备不同La_(2)O_(3)掺杂量(w(La_(2)O_(3))=0~1.5%)的W-La_(2)O_(3)复合粉末,并通过放电等离子烧结制备La_(2)O_(3)第二相强化W合金,研究La_(2)O_(3)含量对W合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:通过SCS可制备出平均粒径约200 nm、分散性好、La_(2)O_(3)均匀分布的W-La_(2)O_(3)复合粉末。适量La_(2)O_(3)的加入可有效改善W合金的物理和力学性能。随La_(2)O_(3)含量增加,La_(2)O_(3)第二相强化W合金的显微硬度和抗拉强度均呈现先升高后降低的趋势,相对密度则逐渐降低。w(La_(2)O_(3))=0.5%时,W5La合金的显微硬度(HV)达到最大值524.10。引入La_(2)O_(3)第二相后,W基体的断裂方式由W晶粒断裂为主转变为沿晶断裂和穿晶断裂共同存在的混合型断裂,并且晶粒尺寸有所减小,平均晶粒尺寸为4.1μm。与纯W相比,W5La合金具有更高的抗拉强度和更低的韧脆转变温度(ductile-brittle transition temperature,DBTT),其室温和500℃的抗拉强度分别为279.6 MPa和498.9 MPa,DBTT为200~300℃。

叶面喷施Fe_(2)O_(3)NPs对娃娃菜NaCl胁迫的缓解效应

【目的】旨在探究纳米氧化铁(Fe_(2)O_(3)NPs)对娃娃菜盐胁迫的缓解效应。【方法】以“皇妃”娃娃菜为试验材料,喷施超纯水为对照,在150 mmol/L NaCl胁迫下叶面喷施不同质量浓度Fe_(2)O_(3)NPs(0,25,50,100,200,400,500 mg/L)。【结果】NaCl胁迫通过影响娃娃菜根系生长、叶细胞膜脂过氧化、抗氧化酶活性,以及AsA-GSH循环抑制植株生长。喷施不同质量浓度的Fe_(2)O_(3)NPs均能够促进娃娃菜根系生长,提高叶片谷胱甘肽还原酶(GR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)及抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、抗氧化剂GSH含量及GSH/GSSG比值,降低过氧化氢(H_(2)O_(2))、超氧阴离子(O_(2)^(-))、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量及相对电导率(REC),有效缓解NaCl胁迫对娃娃菜幼苗生长的抑制作用。500 mg/L的Fe_(2)O_(3)NPs能够显著提高盐胁迫下娃娃菜植株总根长、根体积、根尖数以及根表面积,分别提高55.66%、56.33%、68.49%和57.61%;显著降低叶片中H_(2)O_(2)、O_(2)^(-)、MDA、Pro含量,分别降低48.77%、42.50%、23.68%、47.53%;显著增强GR、DHAR、APX活性,提高GSH含量和GSH/GSSG比值,分别增加16.39%、18.66%、56.64%和35.41%、60.26%。【结论】150 mmol/L NaCl胁迫对娃娃菜幼苗的生长具有明显的负效应,外源喷施不同质量浓度(25~500 mg/L)的Fe_(2)O_(3)NPs均能够有效缓解NaCl胁迫的抑制作用,试验条件下500 mg/L的Fe_(2)O_(3)NPs的缓解效果最优。

La_(2)O_(3)添加量对激光熔覆铁基合金涂层显微组织和耐磨性能的影响

采用激光熔覆技术在35CrMoV钢表面制备添加La_(2)O_(3)质量分数分别为0,0.7%,1.4%,2.0%的铁基合金熔覆层,研究了La_(2)O_(3)含量对其显微组织、物相组成、显微硬度、耐摩擦磨损性能和抗冲击磨料磨损性能的影响。结果表明:未添加La_(2)O_(3)的熔覆层主要物相为FeCr固溶体和少量Cr_(23)C_(6),添加La_(2)O_(3)后熔覆层中还出现了LaNi_(3),当La_(2)O_(3)质量分数为1.4%时熔覆层与基体界面平整,冶金结合良好,组织细小且均匀;随着La_(2)O_(3)质量分数增加,熔覆层显微硬度先增大后减小,耐摩擦磨损性能和抗冲击磨料磨损性能先提高后降低,当La_(2)O_(3)质量分数为1.4%,耐磨性能最好,此时熔覆层的摩擦磨损机制由未添加La_(2)O_(3)时的严重黏着磨损变为轻度犁削磨损,冲击磨料磨损表面的犁沟和凹凸不平消失,表面趋于平整。

植物生长照明用La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3)O_(6)∶Mn^(4+)红色荧光粉的制备及光谱特性

采用传统高温固相法制备了一系列La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3-x)O_(6)∶xMn^(4+)红色荧光粉,并对其结构、形貌和光谱特性进行了研究。研究结果表明:La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3)O_(6)与La_(2)Mg_(4/3)Nb_(2/3)O_(6)具有相同的双钙钛矿结构,Mn^(4+)掺杂对荧光粉的结构没有影响。La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3-x)O_(6)∶xMn^(4+)荧光粉在360与510 nm处有两个较宽的激发峰,分别对应Mn^(4+)的^(4)A_(2g)→^(2)T_(2g)与^(4)A_(2g)→^(4)T_(2g)跃迁。在360 nm激发下,La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3-x)O_(6)∶xMn^(4+)荧光粉在710 nm处呈现出较强的红光发射峰,对应Mn^(4+)的^(2)E_(g)→^(4)A_(2g)跃迁发射。Mn^(4+)在La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3)O_(6)基质中的最佳掺杂浓度为0.004,此时的量子效率高达89.6%,色纯度为99%。根据激发光谱和发射光谱分析了Mn^(4+)在La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3)O_(6)基质中的晶体场强,并计算了晶体场参数D_(q)、B和C。结合Mn^(4+)的位型坐标图分析了La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3-x)O_(6)∶xMn^(4+)荧光粉的温度猝灭过程,计算得到其激活能为0.355 eV。最后,对比了La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3-x)O_(6)∶xMn^(4+)荧光粉的发射光谱与植物光敏色素红外吸收型(P_(R))、远红外吸收型(P_(FR))的吸收光谱,并初步评估了其在LED植物照明领域的应用前景。

双掺杂提升Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)锂离子传导能力

Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)固体电解质由于优越的综合性能,而极有可能应用于全固态锂电池。但其较低的锂离子电导率影响了电池性能。为进一步提高其锂离子传导能力,采用一定量Ga掺杂锂位将其稳定为立方相,并将不同半径的Cr^(3+),Sc^(3+),Gd^(3+)分别掺杂锆位,并研究它们对LLZO结构及性能的影响。结果表明,Ga,Sc共掺时制备的Li_(6.4)Ga_(0.25)La_(3)Zr_(1.85)Sc_(0.15)O_(12)具有最高的室温离子电导率,可达1.20×10^(-3 )S/cm,而活化能仅为0.22 eV。

基于Bi_(2)O_(3)掺杂的La_(0.75)Ba_(0.25)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)(LBCF)敏感电极的混成电位型NH_(3)传感器

以钇稳定氧化锆(8YSZ)为固体电解质,Bi_(2)O_(3)修饰的La_(0.75)Ba_(0.25)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)(LBCF)复合材料为敏感电极,研制了混成电位NH_(3)传感器。探究了Bi_(2)O_(3)含量、不同多孔层比例、烧结温度和工作温度对传感性能的影响。通过溶胶凝胶法制备了Bi_(2)O_(3)修饰的钙钛矿型La_(0.75)Ba_(0.25)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)复合材料。随着Bi_(2)O_(3)含量的增加,复合材料的粒径逐渐增大。通过在致密YSZ上丝网印刷YSZ浆料来延长TPB,并在YSZ多孔骨架上煅烧3 h,制备出具有多孔结构的LBCF-xBi_(2)O_(3)-SE。结果表明,LBCF-xBi_(2)O_(3)-SE传感器对不同浓度NH_(3)(5×10^(-6)~3500×10^(-6))的灵敏度均高于LBCF-SE传感器。其中,基于LBCF-30%Bi_(2)O_(3)的传感器灵敏度最高,在500℃时达到109.1 mV/dec。在400~600℃,响应值与NH_(3)浓度呈线性关系。因此,所提出的Bi_(2)O_(3)改性LBCF在工业应用中具有较高的原位氨监测潜力。

La_(6)W_(2)O_(15):Er^(3+)的发光特性与温敏特性研究

采用高温固相法制备了La_(6)W_(2)O_(15):Er^(3+)荧光粉样品,并对其热耦合能级和非热耦合能级的温度传感特性进行分析.研究发现:La_(6)W_(2)O_(15):Er^(3+)荧光粉样品的最佳掺杂浓度为1.5%,最佳激发位置为380 nm,以549、524、660 nm为中心,有3处发射峰,强度依次减弱.利用变温光谱和能级跃迁关系,计算得到2组荧光强度比,即热耦合能级I524 nm/I549 nm和非热耦合能级I660 nm/I549 nm,其中最大绝对灵敏度分别为0.0074 K^(-1)和0.0004 K^(-1),最大相对灵敏度分别为4.553 K^(-1)和0.321 K^(-1).在室温300 K附近,热耦合能级的相对灵敏度为1.245%K^(-1),数值在几种已报道的同类文献里处于中档.该研究结果表明,La_(6)W_(2)O_(15):Er^(3+)荧光粉样品在温度传感方面具备良好的应用潜力.

不同碳链长度的表面活性剂对CeO_(2)-ZrO_(2)-Y_(2)O_(3)-La_(2)O_(3)材料性能的影响

研究分析不同碳链长度的烷基酸表面活性剂(十酸、十二酸、十四酸、十六酸、十八酸)对CeO_(2)-ZrO_(2)-Y_(2)O_(3)-La_(2)O(3 CZ)材料性能的影响规律,揭示表面活性剂在构筑高性能CZ材料中的作用机制。N2-吸/脱附、OSC、H2-TPR和催化剂三效活性等测试结果表明,在纳米晶成核阶段加入不同碳链长度的表面活性剂均可在一定程度上增大纳米晶的初始晶粒尺寸,由此降低纳米晶的烧结驱动力。表面活性剂的引入促进材料产生更多氧空位从而提高了其氧化还原性能,其中,十二酸对材料热稳定性和氧化还原性能的促进效果最优,所制备CZ材料高温老化后的比表面积损失率低至46.3%,还原峰温最低为497℃,Ce的利用率最高为39%,因而其负载的单Pd三效催化剂表现出最佳的催化活性。

La_(2)O_(3)对精密注塑模具关键零件Ni基涂层耐磨性能的影响

为研发对磨损模具部件精密修复的方法,本文研究La_(2)O_(3)掺杂Ni基沉积涂层的耐磨性能。研究发现,当La_(2)O_(3)添加量为2%、3%时,涂层中、上部硬度分布均匀;当La_(2)O_(3)添加量为3%时,其磨损体积约为未添加La_(2)O_(3)时Ni基涂层的1/18;La_(2)O_(3)对沉积涂层具有较好的细晶强化作用。综上分析,塑料模具磨损部件采用La_(2)O_(3)掺杂Ni基涂层进行修复,可大大提高其耐磨性能;同时,La_(2)O_(3)的净化、细化、造渣功能可使工艺实施时减少涂层缺陷,提高模具的修复质量。

Al_(0.25)Li_(6.25)La_(3)Zr_(2)O_(12)包覆LiCoO_(2)降低锂离子电池界面阻抗

本论文通过固相烧结法制备Al_(0.25)Li_(6.25)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)包覆的LiCoO2(LCO)材料,以提高其界面稳定性并降低界面阻抗为目的。实验结果表明,电化学性能明显得到改善。在3.0-4.62 V的电压区间充放电50圈,包覆后材料的比容量保持率为70%,高于未包覆的65%。此外,包覆后材料的电荷转移电阻从22.5Ω降低至15.0Ω,倍率性能得到较大改善。本工作研究了固态电解质LLZO包覆钴酸锂对电性能的影响,对快充钴酸锂电池材料的设计具有较大参考意义。

SiO_(2)中间层反应连接LaCrO_(3)陶瓷的机理及界面应力模拟研究

合适的连接技术是提高LaCrO_(3)陶瓷加工性能的有效方法。本工作提出以低成本SiO_(2)粉末为中间层、利用放电等离子技术连接LaCrO_(3)的工艺,研究了LaCrO_(3)连接件的连接机理、显微形貌、力学性能等,并利用有限元模拟分析连接件界面应力分布状态。结果表明:LaCrO_(3)/SiO_(2)混合粉末(物质的量比(0.95~1.55)∶1)在1250~1450℃下复合反应生成Cr掺杂的La_(2)Si_(2)O_(7),SiO_(2)中间层连接LaCrO_(3)陶瓷为反应、扩散连接。在1450℃时,连接件获得最高连接强度(29.3 MPa),SiO_(2)中间层及其母材附近区域产生应力集中。SiO_(2)可以作为辅助制造和修复复杂形状LaCrO_(3)陶瓷的一种有潜力的连接中间层。