W掺杂量和退火温度对W-VO_(2)物相结构及相变性能的影响

钨掺杂M相二氧化钒(W-VO_(2)(M))有效降低了VO_(2)金属相(低温单斜相,M)到绝缘体相(高温四方金红石相,R)的可逆相转变温度(T_(c)),显著提高了VO_(2)在智能窗领域的应用价值。然而,W-VO_(2)(M)所表现出的较宽热滞回线宽度(ΔT_(c)>10℃)对其应用造成了一定的限制。为了解决这一问题,本研究以降低W-VO_(2)(M)的ΔT_(c)为目标,研究了W掺杂量与退火温度对W-VO_(2)物相结构及相变性能的影响。结果表明:随着W掺杂量的增加,W-VO_(2)粉体的T_(c)降低,并且ΔT_(c)较窄;退火温度的升高可以提高W-VO_(2)粉体的结晶度和分散度,但温度过高,会加速VO_(2)晶体结构的破坏,使其在恢复到室温后无法从R相转变为M相;当W掺杂量为6.0 at%,退火温度为700℃时,采用水热-退火两步法制备得到的W-VO_(2)(M)粉体表现出接近室温使用的T_(c)(T_(c)=36.83℃),同时具有较窄的ΔT_(c)(ΔT_(c)=6.63℃)。

W掺杂VO_(2)(M)粉体研究进展

W掺杂M相VO_(2)(W-VO_(2)(M))发生热致半导体-金属相变的温度可低至室温,在智能窗领域应用潜力巨大。在“双碳”背景下,继续开展W-VO_(2)(M)合成及其在智能窗中的应用研究具有重要意义。从W单元素掺杂、含W共掺杂和核-壳结构含W掺杂3个方面系统梳理了W-VO_(2)(M)粉体的研究情况,分析了W、Ti共掺杂M相VO_(2)(W/Ti-VO_(2)(M))粉体研究的可行性。最后,提出W/Ti-VO_(2)(M)与SiO2复合形成核-壳结构(W/Ti-VO_(2)(M)@SiO2)粉体的研究思路。

Mg/W掺杂和预成型压力对K_(0.5)Bi_(4.5)Ti_(4)O_(15)陶瓷取向生长和电学性能影响

为了探究Mg/W掺杂和预成型压力对K_(0.5)Bi_(4.5)Ti_(4)O_(15)(KBT)陶瓷晶粒取向生长和电学性能的影响,文中采用固相反应法,在20 MPa的预成型压力下制备了K_(0.5)Bi_(4.5)Ti_(4-x)(Mg_(1/2)W_(1/2))x O_(15)(KBT MgW_(x),x=0.05,0.10,0.15,0.20)陶瓷,随后分别沿垂直(Per)和平行(Par)预成型压电对陶瓷进行切割。采用X射线衍射分析仪表征陶瓷的相结构,扫描电子显微镜分析陶瓷的显微组织形貌,利用精密阻抗分析仪测试陶瓷的介电频谱和变温阻抗,使用d_(33)测试仪(ZJ-6A型准静态)来测量压电性能。研究结果表明:随着Mg^(2+)和W^(6+)含量的增加,KBT MgW陶瓷晶粒择优取向生长逐渐增强;切割方向平行预成型压力的陶瓷样品具有更高的取向度和电学性能,其最大取向度可以达到58.6%,相应的压电常数和电阻率分别为12 pC·N^(-1)和2.31×10^(6)Ω·cm^(-1)。研究结果可为采用传统固相法制备取向的铋层状结构铁电陶瓷提供理论参考。

W掺杂NbSe_2及其Cu基复合材料摩擦学性能研究

本文利用固相合成法制备W掺杂的NbSe2,且以Nb1-xWxSe2为固体润滑相,Cu为基体相,通过粉末冶金的方法制备出不同质量百分比含量的Nb1-xWxSe2/Cu基复合材料。利用XRD、SEM、TEM测试手段分析了样品中的相成分、微观形貌,采用电阻率检测仪、材料试验机和排水法测试块体样品的电阻率、硬度和密度,并用摩擦磨损试验机对其摩擦磨损性能进行评价。结果表明随着W掺杂量的增加,Nb1-xWxSe2的形貌由规则的微米六方片转变为纳米片和纳米带的混合,掺杂对电阻率影响不大。随着Nb1-xWxSe2添加量的增加,Nb1-xWxSe2/Cu基复合材料的电阻率缓慢升高,摩擦系数呈现不同规律变化。当Nb1-xWxSe2中W掺杂量x=0且其添加质量为10%时,NbSe2/Cu基复合材料体系拥有最佳摩擦磨损性能,摩擦系数为0.15,磨痕平滑且宽度较窄。当Nb1-xWxSe2中W掺杂量x=3%且Nb0.97W0.03Se2的添加质量为5%时,Nb0.97W0.03Se2/Cu基复合材料拥有最佳摩擦磨损性能,摩擦系数为0.17,磨痕更加平滑且磨痕浅。这是由于Nb0.97W0.03Se2中同时均匀存在纳米带和纳米片,它们互相缠绕在一起,在复合材料中纳米片起到润滑成膜的作用,纳米带类似于鸟巢中的草屑和树枝,起到了增强增韧的作用,促使材料的力学和摩擦学性能同时提高。

W掺杂锐钛矿相TiO_2电子能带结构的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算了W掺杂前后锐钛矿相TiO2的能带结构、电子态密度及吸收光谱。计算结果表明,W掺杂后锐钛矿相TiO2的禁带宽度减小,且其费米能级移至导带内;W原子对最近邻的Ti和O原子的电子态有显著影响,而对离其较远的Ti和O原子的电子态基本无影响;W掺杂导致锐钛矿相TiO2对紫外光和可见光的吸收减弱,与实验所得W掺杂前后TiO2薄膜的透射光谱显示的结果较一致。

溅射压强对W掺杂ZnO薄膜结构及光学性能的影响

在不同溅射压强下,通过射频(RF)磁控溅射在石英玻璃衬底上沉积得到W掺杂ZnO薄膜(WZO)。对样品的结晶性能,表面形貌和光学性能进行测试分析,结果表明:在适当溅射压强下,薄膜具有良好的结晶性和光学性能。随着溅射压强的增加,薄膜的结晶性先变好后变差,晶粒尺寸先增大后减小,在1.0 Pa时薄膜的结晶性最好,且晶粒尺寸最大,约为32 nm;所有WZO薄膜样品的平均透光率超过80%;光致发光主要由本征发光和缺陷引起的蓝光发光组成,在1.0 Pa时薄膜还有明显的Zni缺陷,在1.2 Pa时薄膜有明显的Oi缺陷。

W掺杂和电化学表面处理制备高光电化学性能的BiVO_4光阳极(英文)

通过滴涂的方法合成了W掺杂BiVO4光阳极.通过XRD、紫外—可见吸收光谱、扫描电镜(SEM)对BiVO4光阳极进行表征,并对BiVO4光阳极进行了光电化学表征.为了提高W掺杂BiVO4光阳极的光电性能,对W掺杂BiVO4光阳极的制备条件进行了优化.光电化学测试结果表明电化学表面处理能够提高W掺杂BiVO4光阳极的光电化学性能.说明W掺杂和电化学表面处理可以增加BiVO4光阳极光电流.并进行了BiVO4光阳极光电流增加的机理分析.

直流/射频反应磁控溅射法制备W掺杂VO_X薄膜的工艺和性能

用直流/射频反应磁控共溅射法分别在玻璃和单晶硅片基底上制备VOX薄膜和W掺杂VOX薄膜,经退火后,对薄膜进行电阻-温度特性、XRD、表面形貌等测试。结果表明:当溅射气压为1.5 Pa、氧氩比为0.8:25 sccm、V靶采用100 W直流电源、W靶10 W射频电源共溅射制备的W掺杂VOX薄膜,经Ar气氛中450℃退火2 h后,薄膜相变温度由未掺杂时的68℃降低到40℃左右。XRD衍射结果表明部分W原子进入了VOX晶格;另外单晶硅片上制备的VOX薄膜的电阻温度系数和电阻值均大于玻璃基片上制备的薄膜。

中空孔结构对W掺杂MFI分子筛丙酮吸附行为的研究

吸附容量高、吸附速率快以及憎水性强是分子筛用于挥发性有机物(VOCs)高效吸附的主要性能指标。分别以纯硅(S-1)和W掺杂(WS-1)MFI分子筛为母体,通过一步水热脱硅/补钨后处理制备了具有全空腔(HWS-1_S)和多孔芯(HWS-1_W)的两种中空结构分子筛,并以典型的VOCs气体分子丙酮为探针,系统研究了中空结构形态对于分子筛吸附性能的影响。结果表明:HWS-1_S表面部分开孔,内部全空腔且与外部连通,相比于母体S-1,相对结晶度较低,微孔孔容减少;HWS-1_W表面开孔细微,内部出现不规则的大/中孔结构,相比母体WS-1,相对结晶度提高,微孔孔容增大。干气条件下,HWS-1_S与HWS-1_W相比母体S-1和WS-1对丙酮具有更快的吸附速率;HWS-1_S微孔孔容损失严重,导致吸附容量有限(27.4 mg·g^(-1));HWS-1_W由于重结晶修复了部分结构缺陷,提高了丙酮吸附容量(51.2 mg·g^(-1))。通过吸附动力学拟合,HWS-1_S和HWS-1_W符合典型的孔扩散机理,对丙酮主要以物理吸附为主。湿气条件下,W掺杂可有效中和中空分子筛表面硅醇基团,在一定程度上提高了W掺杂中空分子筛抗水汽竞争吸附能力。

掺杂量及烧结温度对W掺杂Li7La3Zr2O12陶瓷电解质性能的影响

采用固相反应法制备W掺杂Li7La3Zr2O12(Li7-2xLa3Zr2-xWxO12)陶瓷电解质,探究掺杂量及烧结温度对样品烧结特性、晶体结构、显微形貌及离子电导率的影响。结果表明:W掺杂可以稳定立方相Li7-2xLa3Zr2-xWxO12,当x=0.3时,1200℃烧结20h制备的样品30℃下离子电导率达到最高值5.77×10-4S/cm,相较于未掺杂样品提高一个数量级;以x=0.3为固定掺杂量、改变不同烧结温度,1180℃烧结20h获得的样品离子电导率达到最高为7.05×10-4S/cm。当x=0.1~0.3时,晶粒尺寸分布均匀,在10~20μm左右;当x=0.4时,产生晶粒熔合现象且有晶体析出,这种特殊的显微形貌导致样品电性能劣化。

溅射氧化耦合法合成W掺杂VO_2纳米薄膜及其光学性质

采用溅射氧化耦合法(SOC),在Al2O3(001)基底上成功制备了纳米尺度的W掺杂VO2薄膜.运用扫描电子显微镜(SEM)和光电子能谱仪(XPS)分别对薄膜的微观结构以及组分进行了分析;采用四探针测试仪测试了薄膜在不同温度下的方块电阻,从而确定了VO2和W掺杂VO2纳米薄膜的相变温度从341K下降到314K;最后利用紫外至红外光谱仪测试了薄膜在常温和高温下的透过率,并通过Film Wizard软件对薄膜的透过率进行拟合,获得了薄膜的光学折射率(n)和消光系数(κ)随光电子能量(E)变化的关系曲线.研究结果表明,随着W掺杂量的增加,W掺杂VO2纳米薄膜的半导体-金属相变温度逐渐下降,其光学折射率(n)和消光系数(κ)相比VO2薄膜也发生有规律的变化.

W掺杂BiOCl光催化剂的制备及其可见光催化性能研究

在以Bi(NO3)3为铋源、WCl6为氯源和钨源、乙二醇为溶剂、尿素为添加剂形成的新Bi-W-Cl-O体系下采用一步溶剂热法合成W掺杂BiOCl光催化剂,应用XRD、FSEM、XPS和UV-Vis对样品进行表征,并以苯气体作为降解物,考察了W掺杂BiOCl光催化剂的光催化性能。结果表明,由于金属W的掺杂,BiOCl的吸收波长发生明显红移,相比于纯BiOCl提高了对太阳光的利用率,同时大大提高了BiOCl在可见光下的光催化降解苯效率。

W掺杂ZnO电子结构与光学性质第一性原理计算

采用了基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算本征ZnO和不同W掺杂浓度下W:ZnO体系的电子结构和光学性质.计算结果表明:W掺杂可以提高ZnO的载流子浓度,从而改善ZnO的导电性.掺杂后,吸收光谱发生红移现象,且光学性质变化集中在低能量区,而高能量区的光学性质没有太大变化,计算结果与相关实验结果相符合.最后,结合电子结构定性分析了光学性质的变化.

W掺杂ZnO纳米线型矿业安全用NO2气敏材料研究

以二氯化锌(ZnCl2·2H2O)、碳酸钠(Na2CO3)为前驱体,钨酸钠(Na2WO4·2H2O)为钨源,采用水热法制备不同W掺杂浓度的ZnO纳米线,并对其结构形貌和NO2气敏性能进行研究。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构性能进行表征,表明W掺杂浓度对ZnO纳米线的结构和形貌基本没有影响,所获产物为直径50~80 nm、长度2.0~5.2μm的六方纤锌矿结构ZnO纳米线,其表面光滑,结晶度优良,分散性良好。针对NO2的气敏特性结果表明,W掺杂浓度为1%时,ZnO纳米线可获得对NO2气体的最大灵敏度,其最佳工作温度为200℃,且具有优良的选择性、可逆性和重现性。通过电子耗尽层理论和反应活性位点对气敏机理进行了分析和探讨。

W掺杂对TiO_2中氧空位形成能的影响

为研究Ti合金中常用的基体强化元素W对合金抗氧化性的作用,利用第一性原理方法计算了W掺杂对Ti合金氧化产物金红石TiO_2中氧空位形成能的影响。计算发现,W可以显著增大其近邻位置的氧空位的形成能,使其增大将近0.7 e V,这将有效抑制氧空位的产生以及环境中氧的渗透,对Ti合金的抗氧化性是有益的。同时研究了2个氧空位组成的不同构型的空位对,发现W同样可以增大氧空位对的形成能,但增加的数值平均到每个氧空位只有0.2 e V,即随着氧化的加剧和氧空位浓度的增加,W对抗氧化性能提高的效果减弱。电子态密度分析表明,对于不同构型的氧空位对,体系内的未配对电子分布在不同的能级水平,这导致了不同的空位形成能。

W掺杂Ti-SnO_2电极制备及性能研究

利用溶胶凝胶-旋涂的方法制备得到3%、6%和9%不同W掺杂量的Ti-SnO_2电极。W掺杂的SnO_2涂层均匀的覆盖在基片上,电极表面无明显的龟裂纹。W掺杂能提高Ti-SnO_2电极的导电性,同时会降低涂层电极的析氧过电位,3%W掺杂的Ti-SnO_2电极的析氧过电位约为2.3V。利用计时电位法测定电极的寿命,3%W掺杂的Ti-SnO_2电极寿命最长,导致W掺杂Ti-SnO_2电极失效的主要原因是致密TiO2层的形成。

W掺杂花状MoS2/PFPE润滑脂真空摩擦学性能研究

为了改善PFPE润滑脂在真空环境下的摩擦学性能,用水热法制备了W掺杂花状MoS2粉末,将不同比例的粉末掺杂进PFPE润滑脂,采用真空四球摩擦试验机测试了润滑脂的真空摩擦学性能;采用光学显微镜、表面轮廓仪、扫描电子显微镜与X射线光电子能谱对磨痕表面进行了表征。结果表明:制备的W掺杂花状MoS2晶型较好地符合Mo(W)S2的晶型,其结构为纳米片的花状堆垛。将W掺杂花状MoS2掺杂至PFPE润滑脂中能够显著地提高润滑脂的真空摩擦学性能,随着添加量的增加,真空摩擦学性能逐渐提升。W掺杂花状MoS2能够通过物理吸附作用以及与金属发生摩擦化学反应的形式在摩擦表面形成转移膜,并通过与润滑脂中的氟碳基稠化剂共同形成转移膜,产生协同润滑作用。

Sn、W掺杂对Ag/Ni材料界面结合性能的影响

采用第一性原理赝势法,计算并分析Ag(110)/Ni(211)界面体系的能量与电子结构,讨论Sn、W掺杂前后对Ag/Ni界面性质的影响。结果表明:影响Ag/Ni界面结合稳定性的主要原因是Ag(spd)与Ni(spd)轨道的杂化作用和Ag-Ni金属键的结合强度。在Ag/Ni界面掺杂Sn、W原子后,掺杂体系的分离功增加,界面能降低,利于界面结合强度的增强。Sn、W的掺杂加强了Ag、Ni原子轨道的杂化作用,还增加了Ni与Sn、Ag与W、Ni与W原子间的杂化轨道,促进Ni-Sn、Ag-W、Ni-W金属键的形成,从而提升了界面结合的稳定性。

W掺杂对Zn0.98Al0.02O陶瓷热电性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成了Zn0.98-xAl0.02WxO(x=0、0.005、0.01、0.02)前驱粉体,在1400℃、N2氛围下烧结5h将其煅烧成块状陶瓷。通过XRD和SEM对样品的组成和形貌进行表征,并研究了W掺杂对Zn0.98Al0.02O陶瓷热电性能的影响。热电测试结果表明:材料的塞贝克系数绝对值|S|随W的掺入量的增加而先减小后增大,电导率则呈现相反的变化趋势。773K时,x=0.005样品的功率因子最大,达到3.6×10^-4W/(m·K),比Zn0.98Al0.02O提高了2倍。此外,W的掺杂有效降低了材料的热导率。773K时,x=0.005样品的无量纲优值(ZT值)达到最大,为0.03,比Zn0.98Al0.02O提高了2.3倍。

Y-W掺杂AgSnO2触头材料电性能理论研究

为提高AgSnO2材料的导电性,对SnO2材料进行掺杂研究。利用第一性原理,通过原子替代的方法,分别用Y、W元素单掺SnO2以及共掺的形式,将SnO2中的Sn元素以16.7%的比例进行原子替换,计算掺杂后SnO2的晶格参数、能带结构、态密度和电荷布局。结果表明:掺杂后的SnO2晶胞,体积增大。通过能带和态密度分析得出,单掺与共掺之后的材料导带底部和价带顶部均向费米能级靠近,共掺后Y的4d轨道使导带宽度变窄,Y的4d轨道和W的5d轨道同时作用,形成杂质能级,帮助电子跃迁,导电性增强。共掺后原子的成键方式改变,新生成Y—O键和W—O键。共掺后的材料比单掺更能增加SnO2的导电性,为之后AgSnO2触头材料的研究提供了理论依据。