衬底材料对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

采用脉冲激光沉积系统分别在LaAlO_3(001)和MgO(001)衬底上沉积了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,以Pt做电极分别构架了Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3叉指电容器。利用X射线衍射仪、原子力显微镜和Aglient E4980LCR表分别对两种薄膜的结构、表面形貌和介电特性进行表征。研究发现:两种衬底都可以实现BST(001)薄膜的外延生长,MgO和LaAlO_3衬底上BST薄膜的晶粒尺寸分别为52 nm和42 nm。在室温40 V偏置电压下,Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3的调谐率分别为39.68%和29.55%,最低损耗分别为0.029和0.053。这说明衬底材料的晶格常数不同,最终导致了BST薄膜介电性能的不同。

La0.6Sr0.4FeO3中反常超声特性研究

系统研究了La0.6Sr0.4FeO3单相多晶样品在低温下的电荷输运性质和超声特性.超声测量结果表明,La0.6Sr0.4FeO3在213K附近出现了明显的声速软化,其相对变化超过5%,同时超声衰减出现一个巨大的峰值,而电阻在这个温区内却没有明显的异常发生.分析指出这是由于电-声子相互作用导致的局部电荷发生有序态转变的结果,该电-声子耦合主要起源于Fe4+的Jahn-Teller效应.

B2O3-CuO复相掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷低温烧结及性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了B2O3-CuO复相掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)的陶瓷样品。通过差热分析(DTA)研究了纯Ba0.6Sr0.4TiO3干凝胶煅烧过程中的反应过程;利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了B2O3-CuO复相掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的物相组成和微观结构;探讨了掺杂2%6B2O3-4CuO对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷致密度和烧结温度的影响。最后利用TH2818型自动元件分析仪系统地分析了掺杂不同配比、不同含量B2O3-CuO对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷材料介电性能的影响,得到了B2O3-CuO复相掺杂影响其性能的规律,即随着B2O3-CuO加入量的增加材料的介电常数和介电损耗开始增大随后减少。

CeO2缓冲层对蓝宝石基Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜结构和介电性能的影响

利用磁控溅射法制备Ce O_2缓冲层,通过脉冲激光沉积法制备Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,在Al_2O_3(11—02)蓝宝石基片上构架了Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3和Pt/BST/Al_2O_3叉指电容器,对比研究了Ce O_2缓冲层对BST薄膜结构和叉指电容器介电性能的影响。通过X射线衍射仪、原子力显微镜和LCR表分别对叉指电容器的结构、表面形貌和介电性能进行了表征。实验发现,直接沉积在蓝宝石上的BST薄膜为多晶结构,生长在Ce O_2缓冲层上的BST为(001)取向的高质量外延薄膜。生长在Ce O_2缓冲层上的BST薄膜相对于没有缓冲层的BST薄膜具有更小的晶粒和均方根粗糙度。在40 V偏置电压下,Pt/BST/Al_2O_3和Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3叉指电容器的调谐率分别是13.2%和25.8%;最小介电损耗为0.021和0.014。结果表明Ce O_2缓冲层对生长在蓝宝石基片上的BST薄膜结构和介电性能具有重要影响。

Pr0.6Sr0.4CoO3-δ-Ce0.8Sm0.2O1.9复合阴极材料的性能

采用甘氨酸硝酸盐法(GNP)制备Pr0.6Sr0.4CoO3-δ—xCe0.8Sm0.2O1.9(PSCxSDC,10%≤x≤40%)复合阴极材料,研究PSCxSDC的电性能、电化学性能、热膨胀性能。结果表明:PSC、SDC之间的化学相容性良好。PSCxSDC复合阴极材料的电导率在600~800℃中温范围内均远高于100S/cm,PSCxSDC中SDC最佳复合量为30%,1000℃煅烧的PSC30%SDC复合阴极材料与电解质接触良好,在750℃测得的界面极化电阻为0.054Ω·cm^2。PSC与SDC复合适当降低了阴极材料的热膨胀系数,PSC30%SDC的热膨胀系数为16.77×10^-6K^-1。

FeNi/Ba0.6Sr0.4TiO3核壳纳米结构的制备及低频吸波机理研究

采用溶胶凝胶法制备了Ba0.6Sr0.4TiO3粉末,并采用球磨方法将Ba0.6Sr0.4TiO3与FeNi合金微粉进行包覆,成功制备了3种不同Ba0.6Sr0.4TiO3粉末添加量的FeNi/Ba0.6Sr0.4TiO3核壳结构粉体。采用SEM、XRD等技术分析了Ba0.6Sr0.4TiO3加入前后FeNi合金微粉的形态、组成,利用矢量网络分析仪测量了FeNi以及FeNi/Ba0.6Sr0.4TiO3复合材料的电磁参数。结果表明,成功制备了不规则颗粒状Ba0.6Sr0.4TiO3粉末,Ba0.6Sr0.4TiO3粉末大部分包覆于片状FeNi合金微粉表面,且随着Ba0.6Sr0.4TiO3粉末添加量的增加,包覆层厚度逐渐增大,FeNi合金片形态逐渐模糊。Ba0.6Sr0.4TiO3粉末包覆层有效降低了FeNi合金微粉的介电常数虚部,提高了其低频波段的阻抗匹配性能,实现铁电和铁磁双性材料的复合吸波效果,改善了低频吸波性能。利用1/4波长干涉相消理论对反射损耗峰频率与电磁参数关系进行了分析,并结合界面反射模型及材料阻抗匹配对反射损耗峰强度变化进行了分析。

添加锂烧结助剂的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的低温烧结与介电性能

采用柠檬酸盐法合成名义组成为Ba0.6Sr0.4TiO3+x%Li2O(x=0.2~0.8)的超细粉体,在900℃的烧结温度下制备出致密的陶瓷样品,研究了锂添加剂对陶瓷样品结构和介电性能的影响。结果表明,过渡液相烧结是陶瓷样品的低温烧结致密化的主要机制,添加的锂离子固溶进入Ba0.6Sr0.4TiO3晶格的八面体位置,陶瓷样品的非线性介电性能与锂烧结助剂的含量相关,x=0.4时陶瓷样品的综合介电性能达到最优。在零偏压和10 kHz的条件下,该陶瓷样品的介电常数和介电损耗分别为3240和0.34%;在偏置电场为20 kV/cm和10 kHz的条件下,其可调性为34%,优质系数达到100。

中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ln_(0.6)Sr_(0.4)Fe_(1-χ)Co_χO_(3-δ)的合成和性能表征

采用固相反应法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ln0.6Sr0.4Fe1-χCoχO3-σ（Ln=La,Pr;Nd,Sm和Gd）粉体.对其进行结晶学表征,分析氧含量和失重与温度的关系,并研究了其电导率随温度的变化规律及其与Ce0.8Gd0.2O1.9（CGO）电解质的化学相容性.实验表明,600～800℃;所有样品的电导率均高于100S/cm,其中Nd0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-σ的电导率高达600S/cm,并且与CGO电解质都具有良好的化学相容性.

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_3钙钛矿复合氧化物的柠檬酸盐法合成与导电性能

采用柠檬酸盐法合成出La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3钙钛矿复合氧化物超细粉料,考查了各种影响溶胶与凝胶的形成以及合成粉料晶体结构与颗粒形态的因素,并确定了最佳的合成条件。研究了烧成温度对La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3电导率的影响,发现1200℃是最合适的烧成温度。研究结果表明,在室温～900℃范围内,样品的电导率在600℃附近出现峰值(～103S·cm-1),在低温段样品的导电行为符合小极化子导电机制,不同烧成温度的样品的导电活化能基本一致(5.31～5.79kJ·mol-1)。与常规固相合成法相比,柠檬酸盐法合成的La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3具有更高的烧结活性和电导率。

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3钙矿复合氧化物的结构与电学性能

采用固相反应法合成出La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3体系复合氧化物样品,XRD分析结果证实不同Co/Fe比例的样品中均形成菱形六面体钙钛矿结构,采用固相烧结法制备出致密的La_(0.6)Sr(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3体系陶瓷。研究结果表明,在室温到900℃温度范围内La_(0.6)Sr_(0.4)CoO_3(y=0)的电导率随温度的增加而单调降低,其它Co/Fe比例样品的电导率随着温度的增加出现最大值,电导率达到最大值的温度随Co/Fe比例的降低而提高。在低温段,La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3体系的导电行为符合小极子导电机制,导电活化能随Co/Fe比例的降低而增加。

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3的混合导电性研究

采用直流四探针法和两端子电子阻塞电极交流阻抗谱研究了GNP法制备La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3陶瓷的电子-离子混合导电性能.在室温-900℃范围内,La0.6Sr0.4CoO3的电子电导率随温度的升高而单调降低,其它样品的电子电导率随温度的升高在600℃附近达到最大值.La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3陶瓷的氧离子电导率随温度的升高而增加.在相同温度下,随着Co／Fe比例的增加,La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3陶瓷的电子电导率和氧离子电导率增加,电子导电活化能和离子导电活化能降低.氧离子迁移数随温度的升高而增加,随Co／Fe比例的增加而降低。

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3钙钛矿复合氧化物的GNP法合成与导电性能

采用甘氨酸 -硝酸盐 ( GNP)法合成出 La0 .6Sr0 .4Co1-y Fey O3 ( y=0～ 1 .0 )体系复合氧化物 ,对合成产物的结构、烧结性能和导电性进行了表征 .研究结果表明 ,不同 n( Co) / n( Fe)比的合成粉料中形成菱形六面体钙钛矿结构 ,合成粉料的颗粒细小均匀 .在室温～ 90 0℃范围内 ,La0 .6Sr0 .4Co O3 ( y=0 )的电导率随温度的升高而单调降低 ,其它 n( Co) / n( Fe)比的样品电导率随着温度升高到 60 0℃附近时达到最大值 .在低温段 ,La0 .6Sr0 .4Co1-y Fey O3 体系的导电行为符合小极化子导电机制 ,导电活化能随 n( Co) / n( Fe)比的降低而增大 .与常规固相合成法相比 ,甘氨酸 -硝酸盐法制备的 La0 .6Sr0 .4Co1-y Fey O3 具有更高的烧结活性和电导率 .

Pr_(0.6)Sr_(0.4)FeO_(3-δ)钙钛矿结构材料的制备与表征

用甘氨酸-硝酸盐(GNP),Pechini,柠檬酸-硝酸盐(CNP)以及尿素-硝酸盐法(UNP)制备了Pr0.6Sr0.4FeO3-δ复合氧化物粉体,通过电感耦合等离子发射光谱(ICP),比表面积测试(BET),粒度分布、热重-差热分析(TG-DTA),傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)等手段对产物进行了分析和表征。结果表明:4种方法合成的粉体组成与Pr0.6Sr0.4FeO3-δ化学计量比一致;比表面积在9-27 m2.g-1之间,粒度范围35-110 nm,CNP法所得粉体的比表面积最大,UNP法最小;XRD结果证实,Pechini法制备的干凝胶粉在600℃下焙烧即可形成立方结构的钙钛矿相产物;FT-IR结果表明,GNP,CNP及UNP工艺合成的初级粉体中产物物相已基本形成;热分析结果预示,初级产物在1000℃下煅烧,均形成钙钛矿结构的单相固溶体。

Sr_(0.4)Ba_(0.6)Nb_2O_6物相形成过程的XRD分析

采用X射线衍射技术（Guinier-Hagg相机）分析了Sr0.4Ba0.6Nb2O6（SBN40）原始混合粉料经不同温度煅烧后的相组成,并利用PIRUM程序对不同反应温度下形成铌酸锶钡相的晶胞尺寸进行了计算.结果表明:在Sr0.4Ba0.6Nb2O6的形成过程中将出现中间相Na5Nb4O15、Sr5Nb4O15、SrNb2O6与BaNb2O6,而SrNb2O6与BaNb2O6最终反应生成铌酸锶钡.反应生成的铌酸锶钡的晶胞参数随反应温度的升高而变小.依据这些实验结果,文中提出了Sr0.4Ba0.6Nb2O6相的形成机制.

钙钛矿复合氧化物La_(0.6)Sr_(0.4)Fe_(0.8)Co_(0.2)O_3的合成与电学性能

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成出La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3超细粉体,探讨各因素对产物的晶体结构和显微形貌的影响,研究烧成温度对电导率的影响.研究表明,G/Mn+控制在2.0—3.0、热处理温度为750℃是最佳的合成条件,1200℃烧成样品具有最优良的电性能.在室温～900℃温度范围内,样品的电导率在600℃附近出现最大值,低温段的导电行为符合小极化子导电机制.与常规固相法相比,GNP法制备样品具有更好的烧结活性和导电性能.

原始粉料对Sr_(0.4)Ba_(0.6)Nb_2O_6烧结性能与显微结构的影响

对比了以单相Sr0.4Ba0.6Nb2O6为原料的常规烧结试样(SBN40)以及以SrNb2O6与BaNb2O6混合物为原料的反应烧结试样(RSBN40)的烧结性能与显微结构.结果发现,RSBN40试样的致密化速率较SBN40试样较慢,试样SBN40与RSBN40密度分别在1250与1300℃达到最大,其值分别为5.21与5.27g·cm-3.此外,当烧结温度高于1250℃时,试样SBN40比RSBN40易于出现异常晶粒长大现象.

棒状Sr_(0.4)Ba_(0.6)Nb_2O_6陶瓷粉体的合成

以K2SO4为熔盐采用熔盐法合成了棒状的Sr0.4Ba0.6Nb2O6粉体,并与用KCl-NaCl为熔盐合成的Sr0.4Ba0.6Nb2O6粉体做了对比,讨论了合成温度和熔盐种类对粉体晶粒形貌和尺寸大小的影响。结果表明:合成温度为1300℃,以K2SO4为熔盐,采用熔盐法可以合成较好晶形的Sr0.4Ba0.6Nb2O6粉体。

中温固体氧化物燃料电池La_(1.6)Sr_(0.4)Ni_(1-x)Cu_xO_4阴极材料的制备及电化学性能

采用甘氨酸-硝酸盐法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La1.6Sr0.4Ni1-xCuxO4(x=0.2,0.4,0.6,0.8),利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和微观形貌进行了表征.结果表明,该阴极材料与固体电解质Ce0.9Gd0.1O1.95(CGO)在1000℃烧结时不发生化学反应,且烧结4h后,二者之间可形成良好的接触界面.利用电化学交流阻抗谱技术对阴极材料的电化学性能进行研究,结果显示,当Cu离子掺杂量(x)为0.6时,La1.6Sr0.4Ni0.4Cu0.6O4阴极具有最小的极化电阻,在空气中当测试温度为750℃时,极化电阻为0.35Ω·cm2.在不同氧分压条件下电化学阻抗谱分析结果表明,电极上的两个氧还原反应主要包含氧离子从三相界面向电解质CGO转移的过程和电荷的迁移过程,其中电荷的迁移过程为电极反应的速率控制步骤.La1.6Sr0.4Ni0.4Cu0.6O4电极在空气中700℃和阴极电流密度为45mA·cm-2时,阴极过电位为45mV.本研究的初步结果表明La1.6Sr0.4Ni1-xCuxO4材料是一种电化学性能较为优良的新型中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料.

SOFC纳米La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3阴极粉体的制备及性能表征

采用EDTA-柠檬酸复合络合法合成了固体氧化物燃料电池(SOFC)纳米阴极粉体La0.6Sr0.4Co0.4Fe0.6O3(LSCF)。运用TG-DTA、FT-IR、XRD、SEM、TEM和电化学分析仪分别对产物形成过程、晶体结构、粉体形貌和电化学性能进行了分析与表征。实验结果表明:在溶胶-凝胶法制备过程中,采用EDTA和柠檬酸同时作为络合剂进行络合反应所制备的凝胶,能在较低的温度(600℃)下生成按化学计量配比的钙钛矿晶体La0.6Sr0.4Co0.4Fe0.6O3,800℃下煅烧的粉体粒子仅为20～30nm,粒子大小较一致,团聚体较少,呈球形。进一步测试其电化学性能,采用该粉体制备阴极的阳极支撑型SOFC纽扣电池(GDC+Ni GDC LSCF)具有较高的性能,以氢气为燃料,空气为氧化剂,在700℃、750℃工作温度下,最大功率密度分别为0.72 W cm-2,0.85 W cm-2,与相同条件下采用柠檬酸单一络合法制备的LSCF粉体相比,电性能有明显提高,其最大功率在700℃、750℃下分别只有0.22 W cm-2、0.46 W cm-2。