MOFs衍生的二氧化钛促进Ti-Fe_(2)O_(3)光阳极高效光电化学水氧化的多重效应

光电化学(PEC)分解水是一种清洁可持续的获取氢燃料的方法,其中产氧半反应(OER)是制约整个水分解过程效率的关键步骤.因此,光阳极的性能是决定太阳能到氢能转化效率的关键因素.在各种水氧化光阳极材料中,赤铁矿(α-Fe_(2)O_(3))因具有良好的化学稳定性、合适的带隙(~2.1 eV)、无毒、储量丰富等优点而成为最有前途的光阳极材料之一.然而,α-Fe_(2)O_(3)丰富的受体表面态和缓慢的水氧化动力学导致光生电荷复合严重,限制了其在光电化学中的实际应用.因此,有必要对α-Fe_(2)O_(3)进行表面工程设计以提高水氧化效率.本文提出了一种新方法,以金属有机框架(Ti-MOFs)为模板,在Ti-Fe_(2)O_(3)表面煅烧合成TiO_(2)层,然后将富活性位点的ZIF-67加载在TiO_(2)/Ti-Fe_(2)O_(3)上作为助催化剂,制备出具有较好光电化学性能的ZIF-67/TiO_(2)/Ti-Fe_(2)O_(3)复合光阳极.X射线衍射、高分辨透射电镜、X射线光电子能谱和拉曼光谱等表征结果证实成功合成了ZIF-67/TiO_(2)/Ti-Fe_(2)O_(3).同时,氮气等温吸附脱附曲线和表面接触角测试结果表明,MOFs衍生的TiO_(2)为介孔材料.采用表面光伏技术、光致发光光谱、飞秒-瞬态吸收光谱和电化学阻抗谱分析,研究了光生电荷的分离和复合行为.结果表明,MOFs衍生的TiO_(2)不仅可以作为钝化层有效抑制了表面复合,还作为Ti-Fe_(2)O_(3)的电子阻挡层,显著减少了电子向表面的流失,从而大大提高了Ti-Fe_(2)O_(3)表面和体相的电荷分离效率.进一步的累积电荷量测试、电化学阻抗谱和Bode图分析显示,负载MOFs衍生TiO_(2)后,可以明显促进光生空穴向电解质的注入,其多孔结构也可以增加反应接触面积,这有利于光生电荷在固液界面传输.此外,理论计算结果表明,Ti-Fe_(2)O_(3)水氧化速控步骤的能垒(ΔG=3.38 eV)明显高于TiO_(2)(ΔG=1.67 eV),说明OER更容易在TiO_(2)/Ti-Fe_(2)O_(3)表面发生,这与其光电流密度结果一致.为进一步提高反应活性和加快水氧化动力学,负载助催化剂ZIF-67后,ZIF-67/TiO_(2)/Ti-Fe_(2)O_(3)复合光阳极实现了较好的光电化学性能,其在1.23 V vs.RHE时光电流密度高达4.04 mA cm^(‒2),是Ti-Fe_(2)O_(3)的9.3倍,并且复合光阳极的入射光子电流转换效率和空穴注入效率分别达到93%(390 nm)和91%.综上所述,本研究通过MOFs衍生的TiO_(2)和ZIF-67助催化剂改性α-Fe_(2)O_(3)光阳极,显著提升了其光电化学水氧化性能.其中,MOFs衍生TiO_(2)不仅优化了电荷分离,还促进了光生空穴的注入,从而显著提高其光电化学水氧化性能.本研究为构筑高性能的有机-无机杂化光阳极提供了新思路.

石墨烯/纳米Al_(2)O_(3)增韧Ti(C,N)基金属陶瓷的力学及摩擦磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了石墨烯(GNPs)和纳米Al_(2)O_(3)增韧的Ti(C,N)基金属陶瓷复合刀具材料(TAG)。研究了GNPs和纳米Al_(2)O_(3)对复合陶瓷材料微观结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。研究表明,GNPs和纳米Al_(2)O_(3)的添加对复合陶瓷材料的力学性能有明显的提高,当GNPs和纳米Al_(2)O_(3)含量(质量分数)为1%和5%时,复合刀具陶瓷材料(TA5G1)综合力学性能最优,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为21.50 GPa、810.80 MPa和10.51 MPa·m^(1/2)。研究了复合刀具材料的摩擦磨损性能和磨损机理,研究结果表明,在TAG复合刀具材料中,TA5G1的摩擦磨损性能最优,其摩擦系数和磨损率分别为0.338和4.921×10^(-6)mm^(3)/(N·m),复合刀具材料的主要磨损形式为磨粒磨损和黏着磨损。

Al^(3+)掺杂对Ca_(3)(Zr,Ti)Si_(2)O_(9):Bi^(3+)蓝色荧光粉发光性能的影响

文章通过高温固相法成功制备出了Ca_(3)(Zr,Ti)Si_(2)O_(9):Bi^(3+),Al^(3+)系列荧光粉,其发射峰位于420 nm,对应Bi^(3+)离子的6s→6p跃迁。采用Al3+离子替代的实验策略,优化了荧光粉的发光性能。发现Al3+离子的掺入使晶体颗粒分布均匀,荧光粉的发射强度增强,量子效率有效提高、荧光寿命减小。通过高斯拟合分析Bi^(3+)离子在该荧光粉中的格位占据情况发现Bi^(3+)离子占据两种不同Ca^(2+)的格位,而Al^(3+)离子的掺入,减小Bi3+离子发光中心之间的临界距离,以及促进Bi^(3+)离子格位-格位之间的能量转移,导致荧光粉的临界浓度减小。通过色坐标计算表明荧光粉的色纯度也有效提高。研究表明,阳离子替代的实验策略能够成功优化荧光粉的发光性能,在促进植物光合作用的LED照明器件中具有潜在应用价值。

薄膜厚度对Pb,La(Zr,Ti)O_(3)铁电薄膜基自供电紫外光电探测器性能影响研究

目前半导体基自供电紫外光电探测器由于光生电子和空穴不能有效分离,因此灵敏度较低。铁电体具有宽的光学带隙(>3 eV)和大的退极化场,因此被认为是研制高性能自供电紫外光电探测器的重要候选材料。基于此,采用溶胶-凝胶法制备了层数不同的Pb_(0.93) La_(0.07)(Zr_(0.2) Ti_(0.8))_(0.985)O_(3)(PLZT)铁电薄膜并研制出了基于Au/PLZT/FTO垂直结构的自供电紫外光电探测器。研究结果表明:通过合理调整极化电压的方向,极化电压能对光电响应性起到加强作用。在+2 V极化电压下,旋涂层数为3层(厚度约为140 nm)的Au/PLZT/FTO光电探测器拥有最佳的自供电紫外光电响应,高的光/暗电流比为3750、大的响应度为13.1 mA/W、高的探测率为4.11×10^(11) Jones以及快的响应速度为20 ms/30 ms。

La_(2)O_(3)添加量对Ti(C,N)-WC-Mo_(2)C-Ni-Co金属陶瓷组织结构和力学性能的影响

稀土元素被认为是可以有效改善TiCN基金属陶瓷性能的添加剂,但其在高Mo_(2)C含量下的效果尚未得到深入研究。本研究采用真空热压烧结技术,在1500℃下制备了不同La_(2)O_(3)含量的Ti(C,N)-WC-Mo_(2)C-Cr_(3)C_(2)-Ni-Co金属陶瓷,其中Mo_(2)C含量为12 wt.%。对不同La_(2)O_(3)添加量(0.5 wt.%、1.0 wt.%、1.5 wt.%和2.0 wt.%)对Ti(C,N)基陶瓷显微组织和力学性能的影响进行了参数化分析。结果表明,当La_(2)O_(3)含量增加到1.0 wt.%时,芯相的比例增加,脆壳相的比例减少;在陶瓷相晶界上形成的纳米结构,有效抑制了壳相组织的异常长大,这使得金属陶瓷的脆壳相变薄,硬质相颗粒细化,从而提高了其硬度和断裂韧性等力学性能。当La_(2)O_(3)的添加量从1.5 wt.%增加到2.0 wt.%时,La_(2)O_(3)团聚形成直径约100 nm的较大颗粒,大幅度降低了金属陶瓷的力学性能。当La_(2)O_(3)添加量为1.0 wt.%时,Ti(C,N)基陶瓷的综合力学性能最佳,其维氏硬度和断裂韧性分别为16.55 GPa和6.14 MPa·m^(1/2)。本研究有助于进一步揭示稀土氧化物对高Mo_(2)C含量Ti(C,N)基陶瓷芯壳结构和力学性能的影响。

烧结温度对Ti/TiN_(x)/Mn_(2)O_(3)阳极涂层性能的影响

采用热分解工艺在Ti/TiN_(x)表面制备了Mn2O3催化层,研究了制备过程中烧结温度对Ti/TiN_(x)/Mn2O3阳极材料析氧电催化性能的影响。通过SEM、XRD、Raman、XPS等表征方法对Mn2O3催化层的表面微观形貌和晶体结构进行分析;通过Tafel、LSV、恒流极化、EIS、ECSA等电化学测试手段对阳极材料的耐腐蚀性能、析氧催化活性进行分析。结果表明:烧结温度对Ti/TiN_(x)/Mn2O3阳极材料的表面微观结构、Mn的价态、耐电化学腐蚀性能以及电催化性能具有较大的影响。当烧结温度为200℃时,阳极材料表面的Mn2O3催化层致密平整且结晶性最好。随着烧结温度的升高,Mn2O3催化层产生较多的裂纹,同时氧空位的含量逐渐减少,Mn(Ⅳ)逐渐增多,参与电化学反应的电极表面的活性位点数量大幅降低,抑制了析氧动力学。

Ti和乳酸共改性α-Fe_(2)O_(3)光阳极光电化学性能研究

采用一步水热后在氮气中进行热处理的方法制备了Ti和乳酸共改性的纳米花状α-Fe_(2)O_(3)光阳极。对样品分别进行了X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱和光电化学性能测试。与乳酸改性的纳米片状α-Fe_(2)O_(3)光阳极相比,最优的Ti与乳酸共改性样品0.075LA-Fe2O3-0.75Ti光阳极的光电流密度从0.55mA·cm^(-2)提高到1.39mA·cm^(-2)。Ti改性明显减少了0.075LA-Fe_(2)O_(3)膜的表面态,增加了表面载流子注入效率;同时Ti的掺入也增加了电极体内载流子浓度,增强了体内载流子的传输效率。

多孔Ni-Cu-Ti-La_(2)O_(3)复合电极的制备及其析氢性能

采用粉末冶金方法烧结制备了多孔Ni-Cu-Ti-La_(2)O_(3)复合电极,讨论不同La_(2)O_(3)的掺杂量对电极析氢性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试手段对电极的微观结构和物相组成进行表征。结果表明:Ni-Cu-Ti合金体系中La_(2)O_(3)的掺杂可有效提高电极材料的电荷传输速率,多孔Ni-Cu-Ti-La_(2)O_(3)复合电极在6 mol/L KOH溶液中表现出良好的析氢催化活性,其整体析氢催化活性明显优于多孔Ni-Cu-Ti、Ni-Cu-W、Ni-Cu-Co、Ni-Cu-Zr和Ni-Cu电极;当烧结温度为1000℃时,成分为Ni-Cu-Ti-9La的多孔复合电极具有最佳的析氢催化性能,其Tafel斜率为63.18 mV/dec,电流密度在10 mA/cm^(2)时过电位为1077 mV(vs Hg/HgO),多孔Ni-Cu-Ti-La_(2)O_(3)复合电极催化活性的提高得益于d轨道左半金属元素La和右半金属元素Ni、Cu之间的协同作用和其真实表面积的增大。

高效的CdS/Ti-Fe_(2)O_(3)异质结光阳极:研究Z型电荷迁移机制增强光电化学水氧化活性

近年来以Z型机制为转移的光催化体系成微光电化学分解水领域的研究热点.相比较传统的异质结,Z型异质结能够保留具有高氧化能力与高还原能力的位点,从而提高光电化学效率.其中,证明电荷的Z型迁移机制成为研究人员努力的方向,比较有效的证明方法包括自由基捕获、XPS分析和检测还原位点等.对于Z型异质结,界面电场处电荷的迁移行为是至关重要的,但目前常用的证明手段对界面电场处电荷的迁移行为研究还比较少.因此,本文精心设计了CdS/Ti-Fe_(2)O_(3)异质结光阳极来探索光电化学分解水中的电荷转移行为.采用开尔文探针测试、表面光电压谱测试和瞬态光电压谱测试等光物理测试手段监测CdS/Ti-Fe_(2)O_(3)Z型异质结光阳极界面电场中光生电荷的迁移行为.其中,开尔文探针和表面光电压测量表明,CdS/Ti-Fe_(2)O_(3)界面驱动力有利于激发电子快速迁移至CdS;由于Z型异质结是一个双光子的过程,因此在瞬态光电压的过程中采取了双光束策略,即用不同波长的光分别从两个半导体侧进行照光,以充分发挥内层CdS的电子传输层的作用.结果表明,在双光束照射下界面电场增强,使得更多Ti-Fe_(2)O_(3)电子与CdS空穴结合,使得更多Ti-Fe_(2)O_(3)电子与CdS空穴结合,更多的空穴迁移到Ti-Fe_(2)O_(3)的表面去参与反应,充分证明了CdS/Ti-Fe_(2)O_(3)光阳极的Z型迁移机制.基于界面电场有效的电荷迁移与分离的分析,对Z型异质结光阳极进行了光电化学的测试,与单纯Ti-Fe_(2)O_(3)光阳极相比,CdS/Ti-Fe_(2)O_(3)光阳极表现出优异的光电化学性能.其中,25CdS/Ti-Fe_(2)O_(3)光阳极的光电流密度在1.23V(相对于标准氢电极)达到1.94 mA/cm^(2),比单纯Ti-Fe_(2)O_(3)光电流高出两倍.阻抗测试结果表明,CdS/Ti-Fe_(2)O_(3)光阳极能够减小电荷传输阻力,从而加快电荷分离效率,这也间接证明了Z型光阳极的成功构筑,因此,本文提供了一个有效且新颖的手段来证明光电化学分解水中光催化系统的Z型电荷转移机制.

CeO_(2),Y2O_(3)和ZrO_(2)掺杂Ti/Al_(2)O_(3)复合材料的制备与力学性能

实验采用无压气氛烧结方法,在1450℃的Ar气氛中制备了四组样品,分别为CeO_(2)、Y2O_(3)和Zr O_(2)掺杂的Ti/Al_(2)O_(3)复合材料以及未掺杂的空白Ti/Al_(2)O_(3)复合材料。通过四组样品显微结构的对比以及相对密度的计算,探讨了三种烧结助剂对Ti/Al_(2)O_(3)复合材料致密化的影响。计算结果表明,Ti/Al_(2)O_(3)-CeO_(2)复合材料的孔隙率为19.33%,具备最佳的相对密度。四组样品力学性能的计算结果发现,本实验样品中Ti/Al_(2)O_(3)-CeO_(2)复合材料同样具有最优异的力学性能,弯曲强度和断裂韧性分别达到178.26 MPa±2.14 MPa和2.53 MPa×m^(1/2)±0.11 MPa×m^(1/2),强度和韧性相对于空白的Ti/Al_(2)O_(3)复合材料提高了20%以上。此外,采用了X射线衍射分析了四组烧结样品的物相成分。结果表明,Ti与Al_(2)O_(3)之间发生界面反应,生成产物为Ti Al和Ti3Al,CeO_(2)掺杂组样品烧结过程中发生反应生成Ce-Al-O三元化合物,促进了复合材料的致密化烧结。同时,对复合材料力学性能的提升起到了良好的效果。

(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1–x)Sn_(x))O_(3)无铅压电陶瓷的相结构与压电性能

钙锆共掺钛酸钡陶瓷(BCZT)具有优异的介电性能和压电性能,是一类具有发展潜力的无铅压电陶瓷,但其压电性能仍无法与铅基陶瓷媲美。为提高压电性能,本研究对陶瓷材料进行Sn元素掺杂改性((Ba_(0.85)Ca_(0.15))-(Ti_(0.9)Zr_(0.1–x)Sn_(x))O_(3),x=0.02~0.07))。晶体结构分析证实所有组分的陶瓷无杂相,处于正交相与四方相两相共存状态,并具有较大的c/a;显微结构分析发现所有陶瓷都很致密,且平均晶粒尺寸随着Sn含量的增加而增大。当x=0.04时,陶瓷最致密,且室温处于准同型相界附近,因此拥有最佳的电学性能:d_(33)=590p C·N^(–1),k_(p)=52.2%,tanδ=0.016,ε_(33)^(T)=5372,d_(33)^(*)=734pm·V^(–1),IR=57.8GΩ·cm。本研究表明:Sn掺杂的BCZT基无铅压电陶瓷具有优异的压电性能,有望在换能器、机电传感器和驱动器等方面得到应用。

BaTiO_(3)基无铅陶瓷大电致伸缩系数

微位移驱动器在航天、半导体和工业等领域有着重要应用,现在市场上大部分采用的是铅基压电陶瓷材料.出于环境保护和法规限制的考虑,亟需研发具有优良电致伸缩性能的无铅陶瓷材料.作为一类ABO_(3)型铁电体,(Ba,Ca)(Ti,Zr)O_(3)(BCTZ)无铅陶瓷由于具备高压电系数而引发大量关注.本文借助固相法,制备了高电致伸缩系数的(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_(3)陶瓷(BCTZ).研究了烧结温度对BCTZ陶瓷结构和电学性能的影响.研究结果表明:在室温附近,BCTZ陶瓷晶相结构形成正交(O)-四方(T)两相共存.烧结温度促进了BCTZ陶瓷致密性改善和晶粒长大.当烧结温度为1300℃时,BCTZ陶瓷晶粒尺寸在1μm左右,可获得大电致伸缩系数Q33(5.84×10^(–2)m~4/C~2),大约是传统PZT陶瓷的2倍.这可能是陶瓷晶粒尺寸所产生的表面效应和A—O化学键所具有的强离子性共同作用的结果.此外,室温附近BCTZ陶瓷虽处于正交-四方两相相界,但陶瓷电致伸缩系数Q33在测量温度为25—100℃范围间具有良好的温度稳定性.

烟气中Fe_(2)O_(3)对商用V-Mo/Ti脱硝催化剂的性能影响研究

为明确燃煤烟气飞灰中Fe_(2)O_(3)对商用脱硝催化剂的影响,采用浸渍法制备了不同Fe_(2)O_(3)负载量的V-Mo-Fe/Ti脱硝催化剂。通过XRF、XRD、N_(2)-吸附脱附、NH 3-TPD、H_(2)-TPR、XPS等表征手段对催化剂的物理化学性能进行分析。随后,使用固定床微型反应评价装置对催化剂进行了脱硝性能检测。结果表明,Fe_(2)O_(3)的负载对催化剂的晶型和孔结构影响不大,却能提升催化剂的酸性和还原性能。然而,Fe_(2)O_(3)同时会对催化剂活性位产生覆盖作用,导致催化剂化学吸附氧含量以及脱硝活性的降低。此外,Fe_(2)O_(3)会增加硫酸氢铵在催化剂上的沉积,影响催化剂的运行稳定性。

Ti^(4+)掺杂制备花状SnO_(2)/Sn_(3)O_(4)异质结微米球及其光催化性能

通过水热法制备了由层状纳米片堆叠而成的花球状Sn_(3)O_(4)及x%Ti⁃SnO_(2)/Sn_(3)O_(4)(x%为Ti与Sn的物质的量之比)。采用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、红外光谱和光电流响应等物理化学方法对合成的样品进行表征分析。结果表明,由于Ti^(4+)电负性及离子半径与Sn4+相似,可以很好地进入Sn_(3)O_(4)晶格中替代Sn4+形成替代掺杂,但不引起大的晶格畸变。同时,掺入Ti^(4+)后使得一部分Sn4+直接与O结合生成纳米球状SnO2颗粒分散覆盖在Sn_(3)O_(4)表面,形成SnO_(2)/Sn_(3)O_(4)异质结。光催化活性表明,x%Ti⁃SnO_(2)/Sn_(3)O_(4)不仅具有较强的还原Cr^(6+)能力,而且拥有氧化降解有机污染物甲基橙和酸性橙Ⅱ的能力。催化活性的增强归因于x%Ti⁃SnO_(2)/Sn_(3)O_(4)具有比较大的比表面积和更强的光吸收,同时SnO_(2)/Sn_(3)O_(4)异质结的生成有效地提升了光生电子与空穴的分离效率。

Ti/Sb_(2)O_(3)-Ta_(2)O_(5)阳极电催化降解对苯二酚的研究

由于对苯二酚可生化性低,在自然环境中难以完全降解,可采用电催化法降解对苯二酚,并使用高效液相色谱法测定。对使用的Ti/Sb_(2)O_(3)-Ta_(2)O_(5)阳极采用X射线衍射法(XRD)进行了表征,利用单因素实验研究了不同电流强度、电解质浓度、pH值条件下对对苯二酚降解的影响,并得出了最佳条件:对于含50 mg/L对苯二酚的模拟废水,在0.500 A,0.100 mol/L Na_(2)SO_(4),pH=7时,50 min可以实现对苯二酚降解率100%,10 h可以实现完全矿化。利用分子探针实验,发现Ti/Sb_(2)O_(3)-Ta_(2)O_(5)阳极降解对苯二酚的过程是以直接氧化为主,间接氧化作用为辅,且比较·OH和SO_(4)^(·-)的间接氧化作用,·OH大于SO_(4)^(·-)。并在最佳条件下对对苯二酚的降解过程进行了动力学拟合,发现符合一级动力学拟合方程(R^(2)=0.99512)。

时效处理对Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料组织及性能的影响

以Cu、Y、Ti和CuO粉末为原料,采用机械合金化(MA)和热还原的方法制备了Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合粉末。然后经放电等离子烧结(SPS)技术制备了Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料,并对材料进行了900℃固溶1 h和不同温度时效2 h的处理。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、拉伸试验和导电率测量仪等研究了不同温度时效处理对Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料组织及性能的影响。结果表明:随着时效温度的升高,Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料的晶粒和第二相尺寸增大,导电率降低,最大应变和抗拉强度先增大后减小。Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料经900℃固溶1 h+400℃时效2 h后,综合性能最优,其具有良好塑性的同时,抗拉强度和导电率分别达到326.4 MPa和73.0%IACS。

Li_(2)TiO_(3)包覆提高LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)的电化学性能

结合共沉淀法、溶剂热法和固相法,将Li_(2)TiO_(3)包覆在LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)正极材料表面,合成z Li_(2)TiO_(3)@LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)(z=0、0.03、0.05和0.08)正极材料。通过XRD、SEM和透射电子显微镜(TEM)对合成材料的结构、形貌和元素分布等进行分析。Li_(2)TiO_(3)均匀地包覆在LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)的表面,减缓LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)材料的团聚程度;包覆过程中,少量的Ti^(4+)掺杂进入材料的内部,可降低锂镍混排程度。以40 mA/g(0.2C)在2.5~4.5 V充放电,0.03Li_(2)TiO_(3)@LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)的电化学性能较好。与LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)正极材料相比,包覆Li_(2)TiO_(3)不仅将电极的放电比容量由125.44 mAh/g提高到138.40 mAh/g,而且将容量保持率由76.66%提升到89.23%(循环120次时)。这是因为具有三维结构的Li_(2)TiO_(3)包覆层和Ti^(4+)掺杂可降低锂镍混排,减轻极化,降低迁移电阻,增加材料的结构稳定性,提高Li^(+)的迁移速率。

Al_2O_3/Kovar钎焊接头裂纹冶金因素分析

为了研究Al2O3陶瓷/Kovar钎焊时出现的裂纹问题,本试验采用Ti-Cu-Ni活性钎料钎焊Al2O3陶瓷/Kovar(可伐合金),通过扫描电镜观察钎焊接头的微观组织并对所含成分进行分析,得出裂纹处的成分组成。分析结果表明:Al2O3/Ti-Cu-Ni/Kovar钎焊接头产生裂纹的主要原因是Kovar中的Fe元素与钎料中的Ti元素相互反应,在界面形成了FexTiy金属间化合物,导致接头产生裂纹,并提出了减少裂纹的2种方法。

γ-Fe_(2)O_(3)抗As_(2)O_(3)中毒能力的分子模拟

采用密度泛函理论研究了γ-Fe_(2)O_(3)表面As_(2)O_(3)的吸附以及掺杂改性提高抗As_(2)O_(3)中毒性能的作用机理.计算了As_(2)O_(3)在完整以及O缺陷γ-Fe_(2)O_(3)(001)表面的吸附性能,包括吸附位点、吸附结构、吸附能、PDOS等.同时建立了Mo、Ti、Mg掺杂的γ-Fe_(2)O_(3)模型,探讨了助剂掺杂对抗砷中毒能力的作用机制,并考虑了掺杂量的影响.结果表明:As_(2)O_(3)倾向于以O端化学吸附在γ-Fe_(2)O_(3)(001)表面Feoct位,吸附过程发生强烈的相互作用和电荷转移.当表面存在O缺陷时,As_(2)O_(3)的吸附能得到提高.Mo、Ti、Mg倾向于掺杂在Feoct位,增强了对As_(2)O_(3)的吸附能力,并且增大Mo的掺杂量可以强化As_(2)O_(3)的吸附.As_(2)O_(3)倾向于与活性较强的Mo、Ti、Mg发生反应,从而保护活性Fe位不受砷中毒,Ti和Mg的掺杂还抑制了相邻Fe位对As_(2)O_(3)的吸附.Mo、Ti、Mg的掺杂还促进了催化剂表面对NH_(3)的吸附,增强了表面酸性强度,有利于SCR反应.Mo、Ti、Mg原子的掺杂有利于提高γ-Fe_(2)O_(3)催化剂的抗砷中毒性能.

热原子层沉积钛掺杂氧化镓薄膜的光学性能

在250℃的低温下,以三甲基镓、四(二甲氨基)钛为前躯体源,O_(3)为反应气体,采用热原子层沉积制备了Ti掺杂Ga_(2)O_(3)(TGO)薄膜。Ga_(2)O_(3)和TiO_(2)的生长速率分别为0.037 nm/cycle和0.08 nm/cycle,TGO薄膜厚度低于理论计算值。X射线光电子能谱仪测试结果表明膜中Ti浓度随Ga_(2)O_(3)/TiO_(2)循环比减少而增加,O 1s、Ga 2p和Ti 2p的峰位置向较低的结合能移动,这是因为Ti原子取代了Ga原子的某些位点引起了结合能降低,表明Ti元素成功掺杂到Ga_(2)O_(3)薄膜中。TiO_(2)和Ga_(2)O_(3)的芯能级光谱分析表明薄膜中存有Ti^(4+)和Ga^(3+)离子。TGO薄膜的O 1s芯能级光谱中Ga-O键随着Ti-O键含量增加而下降,表明TGO薄膜中形成Ga_(2)O_(3)-TiO_(2)复合材料。掠入射X射线衍射图中没有出现衍射峰,表明沉积的Ga_(2)O_(3)和TGO薄膜为非晶态。原子力显微镜观察到薄膜表面平整光滑,均方根粗糙度为0.377 nm,这得益于原子层沉积逐层生长的优势。TGO薄膜在可见光区表现出较高的透明度,对紫外光强烈吸收。随着Ti掺杂浓度的增加,TGO薄膜的折射率由于化学变化从1.75增加到1.99,紫外光区消光系数增大引起透过率减小,吸收边缘出现了红移,光学带隙从4.9 eV减小到4.3 eV。分光光度法和X射线光电子能谱法测定薄膜光学带隙所得的结果一致。