氧化物中存在O2p空穴的典型实验结果和磁性氧化物的O2p巡游电子模型

负二价氧离子具有满壳层价电子结构(2s^(2)2p^(6)).负一价氧离子的价电子结构为2s^(2)2p^(5),相当于存在1个O2p空穴.传统的凝聚态物理和材料化学研究中都假设氧化物中的氧离子全部为负二价离子,在迄今为止的绝大多数研究氧化物磁性和电输运性质的报道中,采用关于磁有序的超交换和双交换作用模型,都没有考虑O2p空穴的影响.然而,许多价电子状态实验证明,在氧化物中存在不可忽略的O2p空穴,即存在不可忽略的负一价氧离子,其占比可达30%或更多.基于这些实验结果,对传统磁有序模型进行改进,英美学者首先进行了探讨,笔者所在课题组与中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室合作进行了系统的研究.介绍了相关的典型实验结果和理论模型.

P_2O_5-SiO_2系快质子导电材料结构及电性能研究

采用溶脓凝胶法制备了P2O5-SiO2系质子导电材料，借助XRD、SEM、FT-IR表征了其结构，并分析了材料电导与组成、温度的关系。结果表明，材料具有微孔结构，含有水分子和形成氢键的质子；在30-70℃，P2O5-SiO2材料电导随温度的升高、磷含量的增加而提高，电导率可达10^-2S·cm^-1。

CaO-P_2O_5-SiO_2系统溶胶-凝胶生物活性多孔材料在SBF中的性能研究

利用溶胶-凝胶生物活性材料粉末二次烧结工艺,制备了CaO-P_2O_5-SiO_2系统溶胶-凝胶生物活性多孔材料,并利用体外实验(in vitro)方法和XRD,SEM及FTIR技术研究了此烧结材料的显微形貌、晶相、生物活性和可降解性能.结果表明,经800℃烧结5min后,有少量硅磷酸钙[Ca_5(PO_4)_2SiO_4,5CPS]析出,在模拟体液(SBF)中浸泡,随着时间的增长,材料表面最初形成的无定形钙磷化合物矿化成碳酸羟基磷灰石(HCA)纳米团簇,并逐渐相互融合形成HCA覆盖层;HCA只在烧结体的玻璃相(SG相)表面生成,在5CPS微晶相表面未发现HCA,该材料在37℃恒温的SBF溶液中具有较高的生物活性和可降解性能.

片层纤维V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O干凝胶提升水系锌离子电池循环性能

水系锌离子电池凭借低成本和环境友好的特点具有极大的发展和应用前景.具有高比表面、分层、或快速离子导体结构的钒基材料是锌离子电池最具有前景的正极材料之一.如何改善钒基材料的长循环性能是亟待解决的问题之一.本文采用溶胶凝胶法并冷冻干燥成功制备了V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O干凝胶,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其物相和形貌进行了表征,发现制备的材料为V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O,结晶相良好,且成片状纤维大孔结构.电化学测试表明,在0.1 A·g^(–1)电流密度下,首次放电比容量为388.4 mA·h·g^(–1),循环1000次后容量仍保持为129.7 mA·h·g^(–1),具有良好的长循环稳定性.在0.1、0.2、0.5、1、2和3 A·g^(-1)电流密度下,纤维状V2O5干凝胶表现出良好的倍率性能,放电比容量分别为388.4、338.5、282.9、239.1、194.4和165.9 mA·h·g^(–1),远高于商业化V2O5 (279.5、251.0、205.5、174.5、144.6和125.1 mA·h·g^(–1)).良好的电化学性能主要归功于结合水的支撑作用增大了层间距,在循环过程中材料具有良好的结构稳定性,避免了放电容量衰减;同时纤维片状结构缩短了锌离子的迁移路径.对充放电机理研究发现,在锌离子的嵌入脱出过程中伴随有碱式硫酸锌的生成与消失,且该过程可逆.

CaO-P_2O_5-SiO_2系统溶胶—凝胶生物活性多孔材料的降解特性及生物活性研究

通过溶胶—凝胶法合成制备了CaO-P2O5-SiO2系统溶胶—凝胶生物活性玻璃,并通过一定的烧结工艺将其制备成用作骨组织工程支架的多孔材料。采用生物材料的体外实验方法(invitro)及DTA、XRD、SEM及FTIR等材料显微结构及性能研究手段分析研究了烧结温度对多孔材料的显微结构、生物活性和可降解性能的影响。

CaO-SiO_2-Fe_tO-P_2O_5渣中磷的富集行为

通过考察不同温度下CaO-SiO2-FetO-P2O5熔渣中磷在2CaO·SiO2颗粒内部和表面以及熔渣本体中的浓度分布规律,对CaO-SiO2-FetO-P2O5熔渣中磷的富集行为进行了研究.结果表明:熔渣中存在的2CaO·SiO2固体颗粒为渣中磷富集提供了场所,磷向2CaO·SiO2颗粒富集并形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体(富磷相).磷从熔渣本体向2CaO·SiO2颗粒的富集过程可认为是由磷自熔渣本体向2CaO·SiO2颗粒表面的传质、在2CaO·SiO2颗粒表面形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体以及磷通过固溶体产物层由颗粒表面向其内部扩散的3个子过程组成.提高温度对熔渣中磷向2CaO·SiO2颗粒的富集起到促进作用.小粒径2CaO·SiO2颗粒相比于大粒径颗粒虽然可以在较短时间内完成磷的富集过程,但大粒径的2CaO·SiO2颗粒有利于其所形成的富磷相与钢渣本体的分离.

TiO_2对CaO-MgO-P_2O_5-SiO_2系玻璃晶化影响的研究

ＣａＯ－ＭｇＯ－Ｐ２Ｏ５－ＳｉＯ２系微晶玻璃是一种新型医学生物材料,该材料不仅具有良好的生物相容性,还具有一定的力学性能．本文采用差热分析(ＤＴＡ)方法对以ＴｉＯ２作为晶核剂的该系生物微晶玻璃的析晶动力学参数进行了测定。所得数据经计算机拟合后,其结果表明:在一定范围内引入ＴｉＯ２(≤８．７ｗｔ%)能降低该系玻璃的析晶活化能Ｅ,有促进玻璃析晶的作用;当ＴｉＯ２含量达到８．７ｗｔ%时,Ｅ达到最小值;当ＴｉＯ２含量＞８．７ｗｔ%时,Ｅ值反而回升．晶化指数ｎ与该玻璃体系中加入ＴｉＯ２的变化规律与Ｅ值随ＴｉＯ２的变化规律是一致的．

P_2O_5对Li_2O-SiO_2-Al_2O_3-K_2O-ZnO体系微晶玻璃析晶性能的影响

采用差热分析、X射线衍射及扫描电镜分析手段研究了P2O5对Li2O-SiO2-Al2O3-K2O-ZnO体系牙科微晶玻璃析晶性能的影响,并确定了P2O5的最适含量.结果发现P2O5是该玻璃体系的有效成核剂,未添加P2O5的玻璃体系成核密度低,热处理后不能形成微晶体,且主晶相为硅酸锂;添加P2O5使玻璃在热处理后形成以二硅酸锂为主晶相的微晶玻璃.该玻璃体系中添加4.5wt%的P2O5可以得到较高体积含量和理想显微结构的牙科二硅酸锂微晶玻璃.P2O5含量为6wt%的基质玻璃发生乳浊,呈不透明的乳白色.

Al_2O_(3(p))/ZA35锌基复合材料的制备及其磨擦性能

利用Al2(SO4)3分解,在铝熔体中原位生成Al2O3颗粒。实验结果表明:采用石墨坩埚、电磁搅拌和铝熔体中加入镁的工艺流程,可实现Al2O3颗粒和铝熔体的有效复合,进而制备出Al2O3(p)/ZA35锌基复合材料;与基体合金ZA35相比,复合材料的耐磨减摩性能有了明显的提高。

纳米V_2O_5/TiO_2-SiO_2复合材料的抗菌性能

以高比表面多孔纳米TiO2-SiO2为载体，用浸渍法制备纳米V2O5／TiO2-SiO2复合材料，考察了其抗菌性能，采用TEM、FFIR、XPS、XRD等手段对产物进行了表征。结果表明，复合材料不需紫外光照射即具有较强的抗菌性能，对大肠杆菌和金黄葡萄球菌产生透明抑菌圈，直径达11～13mm。复合材料中V以V^5＋和V^4＋形式存在，部分V^5＋已进入Ti02晶格取代Ti^4＋，发生了氧化还原反应，产生了电子转移，形成了新键；O1s电子结合能和Ti2p结合能增大；掺杂促进TiO2-SiO2从锐钛型向金红石相转化，抑制粒径的长大，使复合材料活性提高。

P_2O_5含量对Al_2O_3-SiO_2-P_2O_5系统玻璃结构和析晶性能的影响

采用高温熔融冷淬法制备Al2O3-SiO2-P2O(5ASP)系统玻璃,用原位晶化法获得了磷酸盐微晶玻璃;用IR、DSC、XRD、SEM等测试方法表征了玻璃结构及析晶性能,讨论了P2O5含量对ASP玻璃结构和析晶性能的影响。结果表明:P2O5含量在35～50%能形成稳定的ASP玻璃。在磷含量较低时,玻璃结构中的P5+主要以不含P=O双键的[PO4]四面体形式存在,P2O5含量较高时,结构中的P-O-键削弱,P=O双键加强,P5+部分以含P=O双键的[PO4]四面体形式存在。随着P2O5含量的增加,玻璃稳定性变差,析晶趋势增强;晶化后的玻璃以AlPO4为主晶相,同时含有少量的Al(PO)3晶相,当晶化温度由650℃升高到800℃时,晶相含量增加并出现YPO4晶相。

CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2-P_2O_5-(F)微晶玻璃的析晶及特征

采用熔融法制备了不同P2O5及F含量的CaO-MgO-Al2O3-SiO2-P2O5-(F)基础玻璃试样,研究了CaO-MgO-Al2O3-SiO2-P2O5-(F)系微晶玻璃的析晶及特征。结果表明:在CaO-MgO-Al2O3-SiO2-8.0wt%P2O5玻璃中,表面析晶和内部析晶同时存在,析出晶体主要为钙长石(CaAl2Si2O8)相、硅灰石(CaSiO3)和α-磷酸钙(Ca3(PO4)2)。玻璃中P2O5含量的提高抑制玻璃的表面析晶,同时促进了玻璃的整体析晶和α-磷酸钙晶体析出。同时添加P2O5和F的玻璃试样以整体析晶为主,析出晶体为块状氟磷灰石和粒状钙长石相。

溶胶-凝胶法制备P_2O_5-SiO_2快质子导电玻璃

采用溶胶-凝胶法制备了P2O5-SiO2快质子导电玻璃,并借助DSC、XRD、FT-IR等测试手段分析了质子导电玻璃的热历史、微结构等,探讨了玻璃中磷含量、温度、OH基团对导电率的影响。

CaO-P_2O_5-SiO_2系统生物活性纳米粒子形貌和粒径分布影响因素探讨

制备了TritonX-100／正辛醇／环己烷／水微乳液,并研究了该微乳液系统稳定相行为与制备条件的关系。在稳定的微乳液系统中制备出CaO-P2O5-SiO2系统生物玻璃纳米粒子。采用X射线衍射、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-解吸(BET)技术并结合测量统计法对样品的晶相、形貌、粒度进行表征。研究表明:粒子尺寸与工艺参数σ(表面活性剂与助表面活性剂的质量比)、ω(水与表面活性剂的摩摩尔比)、γ(水与醇盐的摩尔比)等有关。在σ为1.2,ω为6,γ为8条件下可制得平均粒径为25nm的球形无定形态生物玻璃粒子。

反应物浓度对液相合成Al_2O_3-SiO_2-CaF_2-P_2O_5系粉体特性的影响

选用AlC13、Na2Si03、CaCl2、NaF和Na5P3O30作为初始反应物，采用液相沉淀法合成了Al2O3-SiO2-CaF2-P205系玻璃粉体；通过XRD、EDAX和TEM等手段，分析了反应物浓度对液相合成Al2O3-SiO2-CaF2-P2O5系玻璃粉体特性的影响．结果表明，反应物浓度对粉体的化学组成、结晶状态均无明显影响，各粉体均是含有O、F、A1、Si、Ca、P元素的非晶态的近球形纳米颗粒．但反应物浓度对粉体的分散性能、颗粒大小有影响，随着反应物浓度的提高，粉体团聚现象加剧，分散性降低，粉体颗粒大小略微减小，粒子在20-60nm．

P2O5掺杂量对磷化酚醛树脂热解碳导电材料结构的影响

用苯酚和甲醛在P2O5不同掺杂量酸化处理下合成了可溶性磷化酚醛树脂，经在氮气气氛下进行热裂解，制备了磷化酚醛树脂热解碳导电材料（PPAS）；用FTIR、XRD、TG、SEM、XPS、BET、元素分析等方法对所制备材料进行了结构表征，用标准四探针方法对裂解产物的室温电导率进行了测定。研究结果表明，在酚醛树脂酸化过程中，当P2O5用量〈5%时，所制备的热裂解材料呈现无定形结构，热裂解产物的比表面积比未磷化的裂解产物的比表面积增大；当P2O5用量在10％-20％范围时，所制备的热裂解材料呈现片状晶体结构，裂解产物的比表面积随P2O5用量的增大而减小；当P2O5掺杂量为40％时，所制备的热裂解材料呈纳米球状结构，电导率达6-7S／cm。

有机-无机杂化材料PANI/V_2O_5的制备及其电化性能

利用V_2O_5凝胶前驱体和苯胺单体在溶液中原位氧化聚合制备了V_2O_5和聚苯胺(PANI)的有机-无机PANI/V_2O_5杂化材料,分别利用X-射线衍射(XRD)、热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)技术对杂化材料进行了表征。用PANI/V_2O_5作为二次锂电池的正极材料,利用恒电流充放电技术对其进行电化学性能研究,实验表明该杂化材料具有较高的首次插锂容量,在0.1C放电倍率和1.50～4.0V的电压范围内具有288mA·h·g^(-1)的首次放电容量,在0.3C的放电倍率下循环30次后保持180mA·h·g^(-1)的放电容量。

稀土Pr对Al_2O_3-SiO_2(sf)/Al-Si复合材料力学性能的影响

本文研究几种稀土Pr含量的硅酸铝短纤维增强铝硅复合材料在常温及 2 0 0℃下的拉伸性能 ,并对Pr元素的影响机理进行了深入探讨。结果表明 ,添加Pr元素可提高复合材料的强度和塑性 ,而对复合材料高温性能的改善更为明显。但Pr含量有一定的范围 ,对室温性能有利的Pr含量在 0 2 %～ 0 3%左右 ,而在高温下 ,随Pr含量的提高 。

晶核剂P_2O_5对CaO-Al_2O_3-SiO_2系黄磷炉渣微晶玻璃析晶的影响

采用熔融法以自然冷却黄磷炉渣为主要原料,P_2O_5为晶核剂,制备了黄磷炉渣微晶玻璃。利用X射线衍射仪(XRD)、差热分析(DTA)和扫描电子显微镜(SEM)等分析技术手段,探究了晶核剂P_2O_5(以KH_2PO_4的形式引入)对黄磷炉渣微晶玻璃晶化行为及物化性能的影响规律。结果表明:黄磷炉渣基础玻璃的析晶峰温度Tp及析晶活化能E随着P_2O_5晶核剂的增加呈现先减小后增大的趋势;当晶核剂P_2O_5加入量达到4wt%时,黄磷炉渣基础玻璃的析晶峰温度Tp及析晶活化能E最小,析晶效果最优,物化性能最优;主晶相硅灰石(CaSiO_3)并不随着晶核剂P_2O_5加入量的增大而发生改变,同时能够促进晶相氟磷灰石(Ca_5(PO_4)_3F)生成。

CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3脱磷渣系中组元活度的计算

2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5含磷固溶体的生成可提高转炉液相渣的脱磷能力,减少渣量.但目前CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3渣系中各组元活度的变化规律尚不明确,无法为分析含磷固溶体的形成机理提供理论依据.为此,本文依据分子离子共存理论建立了熔渣组元的活度模型,分析了不同条件下组元活度的变化规律.结果表明:随渣中Al_2O_3含量的增加,2CaO·SiO_2、3CaO·P_2O_5、3FeO·P_2O_5的活度逐渐降低;随着碱度的增大,3CaO·P_2O_5的活度升高,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5的活度则呈先升高后降低的趋势;随着渣中FeO含量的增加,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5及CaO·Al_2O_3的活度逐渐增大,并在w(FeO)为15%时达到最大值,之后逐渐降低;升高温度会导致CaO、3CaO·SiO_2的活度增大,2CaO·SiO_2的活度降低.