Sm掺杂Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷晶体结构及电性能的研究

采用固相反应工艺制备了Sm3+掺杂层状结构无铅Bi4-xSmxTi3O12(x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00,1.25)介电陶瓷。利用XRD、SEM等测试方法研究了Sm掺杂量、烧结温度和保温时间对Bi4-xSmxTi3O12(BST)陶瓷晶体结构及电性能的影响。结果表明:所制备的Bi4-xSmxTi3O12陶瓷均具有单一正交相结构,BST陶瓷表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构。样品的铁电性能测试表明,Sm3+施主掺杂明显降低了BIT的电导率,随着Sm3+含量的增加,Sm3+逐渐有部分取代B位,由于Sm3+取代Ti4+大大降低了氧空位的浓度,使得氧空位对电畴的钉扎作用减弱,并且材料的剩余极化Pr也相应提高。

Sm掺杂TiO_2薄膜的制备及处理农药废水研究

TiO2用于治理环境污染是当前的热点问题之一。本文采用溶胶一凝胶法制备了稀土元素Sm掺杂的T峨光催化薄膜，并对薄膜进行了x射线衍射和扫描电子显微镜表征，将制得的TiO2薄膜用于降解农药废水而对其光催化活性进行评估。研究结果表明，当稀土元素Sm掺杂量为0．3％、镀膜层数为3层，烧结温度为500～550℃，煅烧时间为2h时薄膜具有较好的降解率。薄膜降解乐果废水表明，在太阳光照条件下薄膜具有很高的光催化活性。

Sm掺杂对锐钛矿TiO_2电子寿命和红移影响的第一原理研究

基于密度泛函理论平面波超软赝势方法,采用第一性原理对不同浓度Sm掺杂锐钛矿相TiO2超胞的结构优化、形成能、能带结构、态密度、差分电荷分布和光学性质进行了计算。结果表明Sm掺杂后锐钛矿相TiO2超胞的电子结构变化很大。在限定的浓度范围内,掺杂浓度越小,形成能越小,掺杂越容易,电子寿命越长,带隙宽度越窄,吸收光谱红移越显著。计算结果与实验结果一致。

稀土Sm掺杂对纳米TiO_2结构和可见光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO_2和稀土Sm掺杂TiO_2纳米粉体(Sm-TiO_2),通过XRD、XPS、FT-IR、UV-VisDRS、PL和Nano-sizer纳米粒度仪等对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为探针反应,探讨稀土Sm掺杂对纳米TiO_2的结构和可见光催化性能的影响。结果表明,Sm掺入TiO_2后在表面存在Sm^(3+)和Sm2+两种价态,Sm掺杂抑制了TiO_2从锐钛矿向金红石的相转变,阻碍纳米晶粒生长,增加了纳米粉体表面羟基含量;适量的Sm掺杂能使TiO_2吸收光谱的阈值波长红移,有效降低光生e-/h+的复合率,提高TiO_2光催化活性。热处理温度500℃时,掺杂1.0wt%Sm的纳米TiO_2样品在普通日光灯下对MB在6 h内的光催化降解效率达97%,明显高于同等条件下Degussa公司产品P25的降解率56%。

Sm掺杂Ti/SnO_2-Sb电极电催化氧化性能

采用涂层热解法制备Sm掺杂Ti/SnO2-Sb电极.以C6H5NO3(对硝基苯酚)为目标有机物,考察不同热处理温度、不同Sm掺杂量下制备的电极的电催化性能,采用LSV(线性扫描曲线)、降解曲线和破损的分析方法研究电极的电催化氧化性能和使用寿命.结果表明:最佳热处理温度为550℃,xSn∶xSb∶xSm=100∶10∶1电极的综合性能最好.在降解有机物试验中,不掺杂Sm的电极降解率为74.4%,掺杂率为1%的电极降解率为85.6%,掺杂率为2%的电极的降解效率仅为74.2%.因此,适量的稀土Sm掺杂有利于提高电极的电催化性能.

Sm掺杂TiO_2涂层对301不锈钢光生阴极保护研究

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶凝胶-浸渍提拉法在301不锈钢表面制备了纯TiO_2涂层与不同浓度Sm掺杂TiO_2涂层,采用SEM、EDS、XRD等测试方法对涂层进行了表面形貌、元素组成、晶体结构等表征,采用电化学工作站研究了涂层对301不锈钢的光生阴极保护作用。结果表明:涂层由TiO_2颗粒覆盖,Sm掺杂涂层更加均匀致密;纯TiO_2与Sm掺杂TiO_2均为锐钛矿结构,Sm掺杂有晶粒细化的作用;在光照条件下涂层有光生阴极保护作用,Sm掺杂后的保护作用高于纯TiO_2涂层,在掺杂浓度为2.4%时,保护效果最好。

热处理对Sm掺杂TiO2形貌及晶型结构的影响

采用溶胶凝胶法制备了纯TiO2以及Sm掺杂TiO2,对制得样品进行400~800℃的热处理。通过SEM、XRD、EDS对样品进行了表征。结果表明,纯TiO2与Sm掺杂TiO2粒子均为类球型,尺寸达到纳米级别,Sm掺杂能细化晶粒并且能抑制TiO2在热处理过程中由锐钛矿相向金红石相的相变。

Sm掺杂TiO_2涂层制备与表征

采用溶胶凝胶-浸溃提拉法在304不锈钢上制备了纯TiO_2涂层与Sm掺杂TiO_2涂层,通过XRD、EDS、SEM对涂层进行物相组成以及表面形貌表征。结果表明:纯TiO_2与Sm掺杂TiO_2均为锐钛矿结构,Sm掺杂后TiO_2粒径减小,晶型完整性降低。Sm掺杂TiO_2涂层的包覆效果优于纯TiO_2涂层,涂层中单颗粒子小于纯TiO_2涂层,且分散性得到改善。

A位Sm掺杂对0.93Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.07BaTiO_3陶瓷微结构及电学性能的影响

采用固相反应烧结方法制备了Sm掺杂的[(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.93)Ba_(0.07)]_(1-x)Sm_xTiO_3(BNBST)无铅介电储能陶瓷,系统研究了Sm掺杂含量对BNBST陶瓷的相结构、微观结构、铁电、介电、储能和交、直流电导的影响。研究结果表明:制备的陶瓷样品具有单一的钙钛矿结构,Sm掺杂固溶于(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.93)Ba_(0.07)TiO_3基材的晶格A位;晶粒生长被Sm掺杂抑制,平均晶粒尺寸在2μm内,且均匀致密;Sm掺杂显著降低了剩余极化和矫顽场,表现出双电滞回线特性,但饱和极化也略有降低;储能密度和效率随Sm掺杂量增加先增大后减小,在x=0.02和电场为70 kV/cm时获得最大储能密度0.70 J/cm^3,其效率为40%;BNBST陶瓷具有明显的弛豫铁电体特征,其介电常数峰Tm随掺杂量增加而降低且平坦化;BNBST陶瓷的绝缘性有较强的温度依赖性,300℃以下具有良好的绝缘性。

Sm掺杂BaTiO_3纳米粉体的制备与表征

以钛酸四丁酯与醋酸钡为钛酸钡前驱体,PEG为分散剂,硝酸钐为掺杂物种给体,采用溶胶-凝胶法制备改性的Sm掺杂BaTiO3纳米粉体。样品经X射线衍射(XRD)与差热-热重联用(DSC-TGA)的方法对其进行了表征。研究了煅烧温度与分散剂对BaTiO3粉体粒径与相的影响。结果表明:立方相在700～850℃生成,前驱体经950℃热处理制得后呈四方相BaTiO3。分散剂PEG可抑制BaTiO3晶粒增长;随煅烧温度升高,粉体粒径增大。适量Sm掺杂可以抑制杂质BaCO3相的形成。

稀土Sm掺杂TiO2第一性原理计算及光催化性能评价

以钛酸四丁酯和六水合硝酸钐为原材料,采用溶胶-凝胶法制备了纯二氧化钛(TiO2)及镧系稀土钐(Sm)掺杂改性TiO2光催化剂。基于密度泛函理论第一性原理,采用分子模拟对纯TiO2及Sm掺杂改性TiO2光催化剂的电子结构进行计算分析,并对样品进行表征。以卤素灯为可见光源,目标污染物为一氧化氮(NO)气体,评价了各样品在可见光条件下对NO气体的光催化活性。结果表明,Sm掺杂改性能调整TiO2晶体的内部电子结构,Sm^3+取代Ti^4+形成氧空位及晶格缺陷,引入中间杂质能级,抑制光生电子与空穴的有效复合,降低带隙宽度,提升光催化剂的光响应范围及光催化活性。在稀土Sm掺杂量为0.2%(质量分数),煅烧温度为550℃,光照时间为40min的条件下,Sm掺杂改性TiO2光催化剂对NO的降解率达到81.74%。

Sm掺杂花状SnO_2分级结构对异丙醇的气敏性能

采用水热法进行稀土Sm掺杂合成花状SnO_2分级结构。利用XRD、SEM、TEM和气敏测试仪器对Sm掺杂花状SnO_2分级结构的成分、形貌和气敏性能进行了表征和测试。气敏性能结果表明:掺杂Sm对异丙醇有良好的气敏性能,其中5.0 at%Sm掺杂对应的灵敏度和响应恢复性最佳,4.5 V工作电压下,体积分数为200×10-6的异丙醇,灵敏度约为85,响应时间5 s、恢复时间5 s。

稀土Sm掺杂PLA/TiO_2杂化材料的制备及抗凝血性能测定

以乳酸为原料、辛酸亚锡为催化剂制备聚乳酸(PLA);以PLA、Sm、钛酸四正丁酯(TBT)为原料,采用溶胶凝胶法制备稀土Sm掺杂PLA/TiO2有机无机杂化材料。XPS分析结果显示了Sm的加入。动态凝血时间测定法测定结果表明,Sm的掺杂提高了PLA/TiO2的抗凝血能力,并且在加入量为wt0.6%时效果最佳。

水热法制备立方体状Sm掺杂BaTiO3纳米粉体及其光学性能研究

采用水热法制备了Sm掺杂BaTiO3纳米粉体,并采用XRD、SEM、荧光分光光度计对其进行测试,研究了稀土元素Sm掺杂浓度对其相结构、微观形貌、光学性能的影响机制。结果表明:水热法制备BaTiO3纳米粉体具有良好的立方体状零维形貌,稀土元素Sm掺杂对BaTiO3纳米粉体形貌影响不大,在较低浓度的Sm掺杂时,Sm能够进入BaTiO3粉体的晶格,稀土掺杂元素Sm可以提供相关的电子跃迁能级,发射主峰位于408 nm、420 nm、464nm、485 nm荧光峰分别对应于Sm3+的f层电子的基态到激发态的能级跃迁,并且随着稀土元素Sm掺杂浓度的增加,Sm掺杂BaTiO3纳米粉体的荧光发光强度呈现出先增加后降低的趋势,这主要是由于稀土元素Sm掺杂浓度一定时,在BaTiO3晶格Sm3+与Sm3+间的相互作用增强,Sm3+与Sm3+之间的距离变小,致使一部分能量转移到猝灭中心,从而导致荧光发光强度降低。

Co、Sm共掺杂PZN-PZT压电陶瓷的低温烧结与电性能研究

试验采用传统固相法,成功制备出Co、Sm共掺杂的Pb_(0.95)Ba_(0.05)(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_(0.2)(Zr_(0.52)Ti_(0.48))_(0.8)O_(3)+0.6mol%Co_(2)O_(3)+0.04mol%Sm_(2)O_(3)三元系压电陶瓷。研究分析了不同烧成温度下PZN-PZT压电陶瓷材料的压电性能、介电性能、相组成及其微观结构。结果显示,Co、Sm共掺杂不仅改善了PZN-PZT的压电、介电综合性能:d_(33)=301 pC/N,K_(p)=0.72,ε_(r)=1486.46,tanδ=0.11%,Q_(m)=515,而且将材料的烧成温度降低到950℃。

Sm_2O_3掺杂CeO_2纳米晶的制备及其生长动力学

本研究以Ce(NO3)3.6H2O和Sm2O3为主要原料,采用共沉淀-喷雾干燥法制备出Sm2O3掺杂CeO2(SDC)的纳米粉末。通过对制得粉体进行DSC-TG、XRD、SEM等表征,研究了SDC纳米晶在煅烧过程中的晶体生长动力学。结果表明:400℃以下,煅烧时间对SDC晶粒尺寸的影响很小,随着温度的升高,其影响逐渐增大,800℃时,煅烧时间对晶粒尺寸的影响很大;但随着煅烧温度的提高,其影响又逐渐减小,在1000℃时,晶粒粒径随着煅烧时间的延长,不再发生变化。根据晶体生长动力学方程,SDC的晶体生长机制在不同温度条件下存在一定差异,在低温下(300-400℃),界面反应占主导;中温下(500℃左右),纳米效应、界面反应与扩散传质的共同作用;高温下(600-800℃),体现为扩散传质。

新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料Fe掺杂Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3性能研究

本文系统研究了新型中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料Sm0.5Sr0.5Co1-xFexO3-δ(SSCF)的晶体结构、热膨胀系数、导电率及电化学性能。固相合成的Sm0.5Sr0.5Co1-xFexO3-δ化合物均为单相材料,随着掺Fe量的不同,SSCF的晶体结构发生变化,在0≤x≤0.4时,SSCF为正交晶系钙钛矿结构,在0.5≤x≤0.9时,SSCF为立方晶系钙钛矿结构。Fe掺杂可以显著的改善Sm0.5Sr0.5CoO3的热膨胀系数,随着Fe含量的增加,热膨胀系数减小。在800℃下,SSCF导电率均大于100S·cm-1。随着Fe含量的增加,极化电阻增大;含量x=0.4时,极化电阻达到最大值;之后,随Fe含量的增加,极化电阻减小,在700～800℃时,Sm0.5Sr0.5Co0.2Fe0.8O3-δ表现出了良好的氧催化活性。

Sm^(3+)掺杂棒状BiPO_4微晶的制备及其光催化活性增强机理

以Sm(NO_3)_3、NH_4H_2PO_4和Bi(NO_3)_3为原料,采用水热法合成了Sm^(3+)掺杂棒状BiPO_4光催化剂。采用XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱、BET比表面积测试等手段对其组成、晶型、粒径、形貌及比表面积等进行了表征,并以金卤灯模拟可见光,以甲基橙和邻硝基苯酚为模型污染物,对其光催化性能进行了评价和分析。XRD和SEM分析表明,Sm^(3+)掺杂进入BiPO_4的晶格,导致其晶胞参数发生变化,但对其物相结构和形貌的影响不明显;UV-Vis吸收光谱测试表明,Sm^(3+)掺杂使BiPO_4在紫外光区的吸收减弱,可见光区略有增强。光催化实验表明,Sm^(3+)掺杂后BiPO_4的光催化活性与掺杂量密切相关,当Sm^(3+)掺杂量为0.75at%时光催化活性提高较显著。根据实验结果和文献报道,论文对Sm^(3+)掺杂后BiPO_4活性提高机理进行了探讨,认为Sm3+掺杂后BiPO_4光生电子-空穴分离效率提高是影响其活性的主要因素。

掺杂Sm_2O_3对BaSrTiO_3介电陶瓷性能的影响

以碳酸钡、碳酸锶和二氧化钛等为原料,Sm2O3为掺杂剂,制备了BaSrTiO3系介质陶瓷。利用SEM等仪器研究了陶瓷试样的微观形貌和介电性能。结果表明:当Sm2O3掺杂量低于0.10%摩尔分数时,Sm3+进入晶格A位;但随着Sm2O3掺杂量的增加,Sm3+越来越倾向于进入晶格B位。在Sm2O3掺杂量为摩尔分数0.10%时,BaSrTiO3陶瓷的相对介电常数达到最高值4800;随着Sm2O3掺杂量继续增加,陶瓷的介电损耗逐渐降低,最低降至0.0070。

Sm^(3+)掺杂对MnZn铁氧体显微结构及性能的影响

采用传统固相法,制备了Sm3+掺杂的MnZn铁氧体。借助XRD、SEM和Agilent 8722 ET网络分析仪等表征手段,研究了微量Sm3+掺杂对其显微结构及电磁性能的影响。结果表明,当n(Sm3+)为0.03mol,其晶格常数a增加到0.84491nm。当n(Sm3+)为0.03mol,MnZn铁氧体的复介电常数和复磁导率显著提高,ε″和μ″损耗峰值分别提高到2.15和5.52。