Al_(2(1-x))Mg_xTi_(1+x)O_5体系固溶体的合成及其热性能研究

通过固相法以MgO·2TiO2 为稳定剂合成了Al2 ( 1 -x) MgxTi1 +xO5(简称AMT) (x =0 ,0 .0 1,0 .0 5 ,0 .1,0 .3 )体系固溶体粉末。研究了该固溶体粉末的物相组成、以及热分解性能与x值变化的关系。采用无压烧结法对制备的固溶体AMT粉末进行烧结 ,用热膨胀仪测试了烧结体热膨胀性能。粉末X射线衍射结果表明随着x值的增大 ,固溶体AMT晶格常数线性增大、热稳定性越高。当x =0 .0 5时 ,将该固溶体在 110 0℃保温 10个h ,仅有 9%的分解率。通过热膨胀仪测试烧结体 ,其结果表明在室温至 5 5 0℃范围内AMT体系的热膨胀率均小于零。当x =0 .1时 ,固溶体AMT有相对较低的热膨胀率 ,并对其原因进行了分析。

(Mo_(1-x),W_x)Si_2固溶体的价电子结构及其性能研究

根据固体与分子经验电子理论(EET),利用平均原子模型对(Mo1-x,Wx)Si2固溶体进行价电子结构分析,并分别与MoSi2和WSi2基体进行比较。结果表明,随着x值的增加,(Mo1-x,Wx)Si2固溶体的主干键络键能、最强键上共价电子数和共价电子总数百分比均逐渐增加,表明固溶体的熔点、硬度和强度均逐渐增加。

水热制备Sr(MoO4)x(WO4)1-x固溶体微晶及其发光性能

采用水热法制备了Sr(MoO4)x(WO4)1-x固溶体微晶。通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和荧光分析(FA)表征了微晶的结构、表面形貌和发光性能。XRD和FT-IR结果表明制备的Sr(MoO4)x(WO4)1-x微晶皆呈现典型的四方晶相白钨矿结构。SEM结果表明制备的微晶为表面光滑且粒径均匀的球形颗粒。荧光发射光谱显示,在275 nm紫外光激发下,随着x值的增加,Sr(MoO4)x-(WO4)1-x固溶体微晶在350 nm处的发射逐渐减弱,470 nm处的发射逐渐增强。

xLi2MnO3·(1-x)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(x=0.1、0.2、0.3和0.4)固溶体材料性能研究

通过LiNO3与Mn（NO3）2的混合溶液与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体共混干燥后在900 ℃热处理12 h制备了xLi2MnO3·（1-x）LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（x=0.1、0.2、0.3和0.4）固溶体。随着x的增加，固溶体的XRD峰强度减弱，峰形变宽，而在20°-30°间的结构特征峰（LiMn6）更加明显；尽管固溶体的外观形貌为团聚状，但组成其的单颗粒平均粒径随着x增大，由x=0.1时的250 nm增大到x=0.4时的350 nm。随着充放电截止电压的升高，固溶体的放电比容量增大；在2.5-4.6 V间充放电，当x=0.2时，充放电的极化最小，放电平台最高；不同倍率充放电循环21周后发现随着x的增大，容量保持率从91.2%增加大105.6%。研究结果表明，Li2MnO3可以改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的电化学性能。

葡萄糖为电子给体NaCl盐水体系Cd_xZn_(1-x)S固溶体光催化制氢

采用水热法制备了CdxZn1-xS固溶体光催化剂。通过XRD、UV-Vis漫反射、比表面积对催化剂进行了表征。研究了以葡萄糖为电子给体的CdxZn1-xS光催化分解NaCl盐水可见光制氢反应。结果表明:NaCl的存在提高了葡萄糖在催化剂表面的吸附。相比纯水体系,NaCl盐水体系中CdxZn1-xS光催化制氢效率明显提高。葡萄糖初始浓度对反应速率的影响符合Langmuir-Hinshelwood关系式。

Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体电学、力学和热学性能的理论研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法对Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2(x=0,0.25,0.5,0.75,1)固溶体的晶格结构、结构稳定性、电子结构、力学和热学性质进行了系统的理论研究.研究结果表明:Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体具有金属性,都是热力学和力学稳定的脆性材料;Sn原子掺杂能在一定程度上提高材料的力学性能,当Sn原子掺杂浓度为0.75时有最大的体积模量,而掺杂浓度为0.5时有最大剪切模量.此外,Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体都具有较高的熔点和德拜温度,其中Ti_3AlC_2,Ti3(Sn_(0.25)Al_(0.75))C_2和Ti3(Sn_(0.5)Al_(0.5))C_2在室温下的晶格热导率均能达到40 W/(m·K)以上,是良好的导热性材料.

固溶体红色荧光粉Ca(TiO_3)_(1-x/2)(AlO_2)_x:Eu的制备及性能研究

通过固相法合成含有不同AlO_2-离子浓度的红色荧光粉Ca(TiO_3)_(1-x/2)(AlO_2)_x:Eu。XRD分析表明:当Al O2-离子掺杂浓度低于30%时,Ca(TiO_3)_(1-x/2)(AlO_2)_x:Eu与CaTiO_3具有相似的钙钛矿结构;此外,AlO_2-离子的固溶导致该荧光粉在617nm处的荧光发射强度得到了极大地增强。实验表明:是该荧光粉具有最强荧光发射强度的Al O2-掺杂浓度为20mol%。更重要的是荧光粉Ca(TiO_3)0.89(AlO_2)0.22:Eu不但可以被Ga N基NUV(395~400nm)LED激发,而且还能被Ga N-LED(465nm)有效激发。实验表明:Ca(TiO_3)(Al O):Eu是一种性能优越的制备三基色LED的红色荧光粉。

Zn_(3)(As_(1-x)P_(x))_(2)纳米结构制备及光谱特性研究

Zn_(3)As_(2)与Zn_(3)P_(2)具有相同的伪立方晶格结构,它们具有较高的电子迁移率、较窄的直接带隙和良好的空气稳定性,在光电器件领域呈现出广泛的应用前景。目前关于Zn_(3)As2-Zn_(3)P_(2)固溶体纳米结构的研究相对较少,采用高气压烧结技术得到Zn_(3)(As_(1-x)P_(x))_(2)(x=0、0.05、0.1)母合金,再利用化学气相沉积方法合成出多种形态的Zn_(3)(As_(1-x)P_(x))_(2)纳米结构,包括宏观尺寸的纳米带(长度3~10 mm;宽度1~4 mm;厚度约20μm)、纳米帆、纳米棒及纳米银簪等。系统的研究了P掺杂对相组成、元素含量、微结构以及光谱特性的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,Zn_(3)(As_(1-x)P_(x))_(2)宏观纳米带样品的主相为α′相,随着P掺杂含量的增加,(224)衍射峰向右发生偏移,表明晶格常数减小。电子能谱分析显示P理论值(光致发光光谱)掺杂含量值x=0.05和x=0.1的Zn_(3)(As_(1-x)P_(x))_(2)母合金纳米带中P的实际含量分别为x=0.026及x=0.062。微结构分析表明,Zn_(3)As_(2)宏观纳米带的生长模式为沿〈221〉晶面菱形层状生长,P掺杂使纳米带的宏观尺寸减小,生长模式由菱形层状生长转变为纳米颗粒堆积层状生长。纳米带样品的拉曼光谱在79、97、198、320、428和1107 cm^(-1)出现特征峰,P掺杂导致拉曼光谱中1107 cm^(-1)特征峰发生蓝移,傅里叶红外光谱(FTIR)中1101和1599 cm^(-1)特征峰与PL谱中的300、422和635 nm特征峰也发生蓝移。Zn_(3)As_(2)与Zn_(3)(As_(0.974)P_(0.026))_(2)纳米带光电流与电压的线性关系良好,存在较好的欧姆特性,P掺杂后的Zn_(3)(As_(0.974)P_(0.026))2纳米带在900 nm条件下的光响应最为敏感。

TiC_xO_(1-x)在450℃LiCl-KCl体系中的阳极电化学行为研究

采用化学、电化学—气相质谱分析联用等方法详细研究了TiCxO1-x固溶体在450℃LiCl-KCl熔盐体系中的阳极溶解行为和机理。研究结果表明,TiCxO1-x固溶体在450℃时具有优异的导电性能,与在750℃NaCl-KCl体系中相同,TiCxO1-x固溶体在LiCl-KCl体系450℃下可发生电化学溶解,Ti以低价钛离子的形式溶入熔盐中,同时C和O以CO的气体形式放出。

Co/Ce_xTi_(1-x)O_2催化剂的制备及其对甲烷部分氧化反应催化性能

采用柠檬酸络合法制备了Cex Ti1-x O2固溶体,以其为载体浸渍硝酸钴溶液制备负载钴催化剂mCo/Cex Ti1-x O2-T-y。考察了Co负载量(m)、载体中Ce/(Ce+Ti)摩尔比(x)、载体制备过程中柠檬酸用量(y)以及载体的焙烧温度(T)对该系列催化剂催化甲烷部分氧化(POM)制合成气反应性能的影响。利用X射线粉末衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG)分析手段对mCo/Cex Ti1-x O2-T-y催化剂进行了表征。结果表明,当负载Co的质量分数为20%、柠檬酸/(Ce+Ti)的摩尔比为1、载体焙烧温度为700℃时,制备的20Co/Ce0.5Ti0.5O2-700-1催化剂对POM反应表现出优良的催化性能,其主要原因是,载体之间形成的Ce-Ti固溶体能够一定程度上抑制非催化活性相CoTiO3的生成。

Cd_xZn_(1-x)S敏化TiO_2纳米管阵列电极光电化学制氢

采用阳极氧化法,在钛片基体上制备出TiO2纳米管阵列(TiO2NTs),利用连续离子层吸附与反应(SILAR)法在TiO2NTs上负载Cdx Zn1-x S固溶体。用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、X射线能量散射(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射等测试手段对样品进行表征,在自制的三电极反应装置中进行光电制氢测试。结果表明,Cd0.8Zn0.2S@TiO2NTs(x=0.8时)光电制氢活性最好,约为CdS@TiO2NTs活性的4.3倍。

Cd_xZn_(1-x)S纳米颗粒制备及其光催化性能

采用共沉淀法一步合成了不同成分的Cd_xZn_(1-x)S纳米晶体。利用X射线衍射仪分析发现产物Cd_xZn_(1-x)S纳米晶体均为立方相固溶体结构,晶粒大小在10~15 nm之间。扫描电子显微镜观察到Cd_xZn_(1-x)S纳米晶体颗粒团聚为300~500 nm的球状结构。研究了前驱物中不同镉和锌的原子配比对Cd_xZn_(1-x)S纳米晶体的形貌,结构以及光催化活性的影响。结果显示Cd_(0.5)Zn_(0.5)S具备最佳催化活性,经过6 h的光催化测试其稳定光催化制氢速率约为774μmol/h·g。

(Ti_(1-x),W_x)C基金属陶瓷制备、组织与性能

采用碳热还原法制备了不同W含量的(Ti1-x,Wx)C固溶体(摩尔分数x=0.00,0.07,0.17,0.32),研究了反应温度对产物的物相组成和(Ti,W)C粉末特性的影响,并以(Ti1-x,Wx)C为硬质相制备了(Ti1-x,Wx)C-20Ni金属陶瓷,对其组织和力学性能进行表征.结果表明:随着温度升高,TiO2和WO3被逐步还原并碳化;(Ti1-x,Wx)C固溶体粉末的晶粒尺寸和晶格参数均随W含量的提高而降低;(Ti1-x,Wx)C基金属陶瓷组织中无明显芯/环结构,随着W含量的提高,陶瓷晶粒细化、孔洞数量减少、组织更均匀;当W含量为x=0.17,0.32时,其综合力学性能较好.

碳氮化钛的微波合成

以不同种类、粒度大小的TiO2和碳黑为原料,采用微波合成的方法制备Ti(CX、N1-X)固溶体。对合成样品进行X衍射分析,并结合热力学、动力学理论对结果进行分析。结果表明,严格控制反应温度、时间、气氛和压力,可以在较低温度下得到预定x值的单相Ti(CX、N1-X)固溶体。

添加SiC对高温下铝铬体系中铬价态的影响

以电熔白刚玉,α-Al2O3和Cr2O3为原料,分别加入质量分数为0、12%、15%、18%、21%和24%的防氧化剂SiC均匀混合,研究了处理温度(1400℃、1450℃、1500℃和1550℃)和SiC的加入量对铬价态的影响。结果发现当SiC含量>18%时,铬价态的变化(从+3价到+6价)能够得到有效的抑制;在18%的SiC存在的条件下,试样在1550℃处理3h后,Cr2O3的铬元素全部以(AlxCr1-x)2O3固溶体和Cr3C2等形式存在,这两种产物能够在降低气孔的同时提高试样的高温力学性能。

Mo原子固溶对Cr_(2)AlC力学性能及摩擦学性能的影响

采用热压烧结技术制备Cr_(2)AlC材料,并通过Mo元素复配对Cr_(2)AlC进行固溶强化,研究不同固溶比下(Cr_(1-x)Mo_(x))_(2)AlC陶瓷的力学性能及宽温域摩擦学性能影响。研究结果表明,Mo原子固溶导致Cr_(2)AlC晶格畸变,力学性能显著提升,但是当Cr/Mo原子比为1时,固溶材料的硬度、抗弯强度与断裂韧性急剧下降。由于Mo原子的固溶强化作用,(Cr_(1-x)Mo_(x))_(2)AlC在中低温环境下表现出更好的耐磨性能,但是在高温环境下(Cr_(1-x)Mo_(x))_(2)AlC磨痕表面并没有形成连续的釉质层或润滑膜,相比于Cr_(2)AlC,固溶材料表现出较差的高温摩擦学性能。