Ga_(2-x)Fe_(x)O_(3) 单相多铁性及室温磁电耦合效应的研究进展

在单相多铁材料中,利用电场代替磁场来可逆控制磁性这一手段是实现下一代高密度、低功耗磁电多功能器件的理想方法。然而,目前所发现的单相多铁材料大多数都表现出了弱的室温铁电性、铁磁性或者低于室温的磁电工作温度,这严重限制了其在实际生产中的应用。近年来的研究发现,具有强磁电(ME)耦合的第Ⅱ类室温单相多铁Ga_(2-x)Fe_(x)O_(3),其剩余铁电极化强度(Pr)和饱和磁化强度(Ms)在最优的条件下分别可以达到25μC/cm^(2)和1.2μB/f.u.,因而是一种极有可能同时解决上述问题的新型替代材料。首先介绍了单相多铁材料的研究现状以及潜在的应用;然后总结了Ga_(2-x)Fe_(x)O_(3)材料单相多铁性和ME耦合效应的研究历程;最后,围绕Ga_(2-x)Fe_(x)O_(3)未来面临的关键科学问题和挑战进行了详细讨论。

湿法炼铜萃取-电积铁的影响及控制研究

湿法炼铜过程中,由于矿石性质不同,浸出的富铜液性质也不同,铁作为最常见的杂质以Fe2+和Fe3+与铜一起溶出,在萃取过程中铁被萃取并和物理夹带进入电积液而累积起来,造成电积液中铁含量达不到电积生产要求,电积工序电流效率降低,电耗增加,本文针对某矿山生物湿法炼铜过程(萃取-电积铁)的控制进行研究,为生产实践控铁提供较优的处理方法。

铁电效应调控的高性能p-NiO/i-BaTiO_(3)/n-ITO自供能紫外光电探测器

近年来,自供能的紫外光电探测器由于无需任何外部偏压即可工作而成为军事和民用领域的研究热点。其中,钛酸钡(BTO)作为一种宽禁带铁电材料,拥有良好的铁电、压电和热电性能,可以产生本征自发极化场来分离光生载流子,从而实现自供能紫外光电探测。到目前为止,基于BTO的自供能光电探测器已经取得了巨大进展,然而,除了使用高质量的单晶材料外,所报道的器件往往表现出低响应度(10^(-8)~10^(-7) A·W^(-1))。本文利用低成本的射频溅射技术,制造了一种高性能的NiO/BTO/ITO p-i-n异质结构自供能紫外光电探测器。通过将BTO的铁电去极化场和p-i-n结的内建电场耦合,能有效提高光生载流子的分离和迁移。因此,该器件在正极化态下255 nm波长紫外光照射下的响应度可以达到3.4×10^(-5) A·W^(-1),远远高于其他已报道的基于非晶态和陶瓷BTO制备的紫外光电探测器。此外,该器件具有0.3 s/0.4 s的快速响应时间。本工作为提高BTO光电探测器的性能提供了一种新的策略。

极化方式对弛豫铁电单晶光学和电学性能的影响

针对传统弛豫铁电晶体透光率的问题,文中选择了三方相结构三元弛豫铁电单晶25PIN 44PMN 31PT,沿[001]方向对晶体进行了常温直流和交流极化,对比并分析了两种极化样品的透光率和介电压电性能。研究结果表明:交流极化后,样品透光率在可见光波段达到70%,室温下相对介电常数提高了18%,压电系数和逆压电系数分别提高了9.7%和11%。交流极化可以去除对光产生散射的71°畴壁,提高了材料透光率;交流极化样品中畴的极化旋转更加容易,因而具有更高的介电压电性能。

0.9BaTiO_(3)-0.1Bi(Mg_(1/2)Ti_(1/2))O_(3)铁电薄膜制备及储能特性

电介质薄膜是通过介质极化方式存储静电能的一种材料,以其高功率密度和高充放电效率,在电子器件领域得到广泛应用。目前,储能密度较低和温度稳定性差仍是电介质储能薄膜的缺陷。本研究采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_(2)/Si衬底上制备了0.9BaTiO_(3)-0.1Bi(Ti_(1/2)Mg_(1/2))O_(3)(0.9BT-0.1BMT)薄膜,通过引入BMT期望获得高储能密度及宽温度稳定性,并研究了退火温度对薄膜的相组成和微观形貌的影响。研究结果表明,退火温度过高会导致薄膜的致密性明显降低并伴随晶粒尺寸增大,750℃是最佳的退火温度。综合性能研究发现,1 kHz下,薄膜的室温介电常数为399,介电损耗为5.8%。薄膜在各测试频率下的介电温度稳定性满足X9R标准,ΔC/C25℃≤±13.9%。通过Currie-Weiss关系计算得到薄膜的弛豫系数(Relaxor value)γ值为≈1.96,说明其具有明显的弛豫特性。储能特性研究显示,薄膜的室温储能密度Wrec达51.9 J/cm^(3),室温~200℃的宽温度范围内,储能密度Wrec>20 J/cm^(3),可释放能量效率η>65%(1600 kV/cm)。在脉冲放电测试中,薄膜的脉冲放电时间τ0.9保持在15μs以内,且具有优异的频率、温度和循环可靠性。本研究所制备的0.9BT-0.1BMT铁电薄膜具有出色的储能特性和宽温度稳定性,具备在高温环境中应用的潜力。

Cu(111)衬底上单层铁电GeS薄膜的原子和电子结构研究

二维铁电材料因具有自发极化特性,在铁电场效应晶体管、非易失性存储器和传感器中具有广泛的技术和器件应用.特别是第Ⅳ主族单硫属化合物具有最高的理论预测热电特性和本征的面内铁电极化特性,适合作为探索二维铁电极化特性的模型材料.然而,由于相对大的解理能,目前不容易获得高质量和大尺寸单层第Ⅳ主族单硫属化合物,严重阻碍了这些材料应用到快速发展的二维材料及其异质结研究中.本文采用分子束外延方法在Cu(111)衬底上成功制备单层GeS.通过高分辨扫描隧道显微镜,原位X射线光电子能谱和角分辨光电子能谱以及密度泛函理论计算,对单层GeS原子晶格和电子能带结构进行了系统表征.研究结果表明:单层GeS具有正交晶格结构和近似平带的电子能带结构.单层GeS的成功制备和表征使得制备高质量和大尺寸单层第Ⅳ主族单硫属化合物成为可能,有利于该主族材料应用到快速发展的二维铁电材料以及异质结研究中.

基于Apollo-BiGRU模型的磷酸铁锂电池SOC估算

由于磷酸铁锂电池开路电压与SOC之间曲线较为平坦,电信号对于SOC变化敏感度较低,严重影响估算精度。超声技术可以检测因材料物理性质改变而引起的电池声学特性差异,进而表征电池状态。本文提出一种基于高相关超声特征及Apollo优化算法的BiGRU网络模型的磷酸铁锂电池SOC估算方法。首先,开展电池充放电过程中超声检测实验,基于波形和统计角度提取并选择高相关性超声时频域特征;然后,对比多种先进数据驱动模型及优化算法,研究基于Apollo-BiGRU深度网络模型的SOC估算方法;最后,在不同电流倍率下实现该方法的准确性和可靠性验证。研究结果表明,不同电流倍率下SOC估算的平均绝对误差和均方根误差分别低于1.26%和1.46%,验证了该方法的可行性。

电催化硝酸根还原合成氨:关于铁/铜基催化剂的研究展望

氨(NH_(3))是现代工业的重要化工原料之一,因其具有较高的能量密度、便于运输和储存的特点而被认为是一种非常有前景的储氢材料和可再生能源载体.电催化硝酸根还原(NO_(3)RR)是一种理想的绿色合成氨策略,同时可应用于废水中硝酸根(NO_(3)−)污染的去除.然而,NO_(3)RR涉及多个电子和质子转移过程,且存在析氢反应(HER)等竞争反应,导致NO_(3)RR的法拉第效率(FE)和选择性较低.近年来,精准构筑NO_(3)RR电催化剂,实现高效合成氨逐步成为电催化领域的研究热点.其中,铁/铜基催化剂因其优异的催化性能和经济可行性而备受关注.因此,对近年来具有代表性的铁/铜基催化剂的研究进展进行总结是非常必要的.本文首先简述了电化学NO_(3)RR合成氨可能发生的反应路径,主要围绕铁/铜基电催化剂在NO_(3)RR中可能涉及的反应历程和相应的中间体.在此基础上,针对不同的反应机理系统归纳了三种催化剂设计策略,包括单原子催化剂策略、双金属催化剂策略以及仿生催化剂策略等.随后,重点评析和讨论了原位实时表征技术,如原位电化学质谱、原位X射线吸收光谱和原位红外/拉曼等,在电催化NO_(3)RR合成氨研究领域中的代表性应用案例,并阐明了原位表征技术的发展和联用对于揭示NO_(3)RR本征活性位和动态机理的关键作用.最后,系统总结了当前NO_(3)RR所面临的核心挑战并对其未来的研究机遇和发展方向进行了展望,包括高效催化剂的关键描述符和设计策略,探究固-液界面的前沿原位表征技术开发,以及将NO_(3)RR与绿色反应(如二氧化碳转化和生物质转化等)高效耦联制备高值化学品.综上所述,尽管电催化NO_(3)RR合成氨目前仍面临诸多挑战,随着实验方案、科学理论和原位表征技术的不断发展,未来将会出现更多高效且稳定的NO_(3)RR催化剂.本文旨在为高效电催化剂的理性开发,深入理解其动态反应机理与催化剂构效关系提供参考.

滑移铁电:理论、实验及潜在应用

近年来,二维铁电受到了广泛关注,尤其是滑移铁电理论指出,大多数二维材料都可以通过层间堆叠产生垂直极化,并在电场下通过层间滑移翻转,这种独特的铁电机制已在多种范德瓦耳斯体系中得到了实验的广泛验证。文章综述了近期滑移铁电的理论和实验进展及其潜在应用:其独特的滑移机制使翻转势垒空前降低同时又保证了热稳定性,还可使信息写入高速低耗且抗疲劳;滑移铁电性与二维材料磁、光、超导、谷电子、拓扑性质、声子手性等丰富物性的耦合使它们可以被非易失性电控,相关的莫尔铁电、金属铁电、非线性霍尔效应等也极大丰富了铁电物理,为探索新奇物理现象和开发新型电子器件提供了广阔平台。目前已实现了滑移铁电单晶的大规模生长,基于滑移铁电的晶体管、神经形态忆阻器、光电子等器件的优越性能也得到验证,未经优化的翻转速度和抗疲劳性已能和目前成熟的铁电器件最优性能相比拟,未来前景可期。

电生过氧化氢联合零价铁体系降解左氧氟沙星

为了探究不同电极材料电生过氧化氢(H_(2)O_(2))的性能及机理,选择石墨、钛、不锈钢和铱钽作为阴极材料,联合零价铁(nZVI)进行了左氧氟沙星(LVF)的降解实验.考察不同阴极材料在不同pH下电生过氧化氢的性能,并以石墨作为阴极材料,探究了离子对电生H_(2)O_(2)的影响及LVF的降解机理。结果表明,当石墨作为阴极材料,电生H_(2)O_(2)的性能最好,且H_(2)O_(2)通过单电子途径和双电子途径生成。当pH=3时,石墨作为阴极可通过产生羟基自由基(·OH)和电子直接转移(DET)有效降解LVF。实验证明石墨作为阴极可有效降解LVF,并高效产生H_(2)O_(2),为电生过氧化氢的类芬顿技术提供数据支持。

铁基电催化剂制备方法研究进展

电催化剂的性能和成本对能量转换技术的发展和应用前景具有重要影响。近年来,电催化剂已成为催化科学领域的一个新前沿。作为一种非贵金属,铁(Fe)在电催化领域显示出巨大的潜力,其性能可与贵金属催化剂相媲美甚至更好。总结了近些年来铁基催化剂的主要制备方法和电化学性能,包括液相化学方法、焙烧法、电沉积法及其他制备方法,并进一步讨论了催化剂的结构特征和性能之间的关系,最后分析了铁基催化剂存在的问题和发展前景。

激电三极测深在铁铜矿勘查中的应用与研究

铁铜矿床为关键的金属矿产资源,其勘查效率与准确性直接关系到资源的有效开发与利用。聚焦新疆某一铁铜矿勘查,深入探讨激电单侧三极测深技术在该区域的具体应用及成效。通过系统分析矿区地质特性与勘查目标,阐述单侧三极测深法的基本原理、仪器构成及技术方法,对实际勘查效果进行详尽论述。

基于响应面法的锌-铁-锰合金脉冲电沉积工艺优化

[目的]采用脉冲电沉积法在Q235钢表面制备Zn-Fe-Mn合金,以提高低碳钢的耐蚀性。[方法]先通过单因素实验研究了不同因素对Zn-Fe-Mn合金镀层耐蚀性的影响,然后以主要影响因素──pH、电流密度和温度为因子,镀层在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀电流密度为响应值,采用响应面法对电沉积工艺进行优化,并建立了各因子与腐蚀电流密度之间的回归模型。[结果]电沉积Zn-Fe-Mn合金的较优工艺参数为:脉冲频率1000 Hz,占空比0.2,pH 6.0,电流密度62.60 mA/cm^(2),温度29℃,时间30 min。在较优条件下所得Zn-Fe-Mn合金镀层的实测腐蚀电流密度为2.26μA/cm^(2),与模型预测值仅相差1.80%。[结论]本文建立的回归模型可靠,可用于Zn-Fe-Mn合金电沉积工艺参数的优化,为开发高性能镀层提供理论支持。

水溶液隔膜电解除铁

在用高铝粉煤灰盐酸法制备氧化铝的过程中,粉煤灰中的铁会随酸性浸出液进入氯化铝溶液.为了低成本降低氯化铝溶液中铁杂质的质量分数,提出了在水溶液中电解除铁的方法.除铁实验中使用双室隔膜电解槽,对初始条件为pH值2.0,Fe^(2+)质量分数0.25%的FeCl_(2)溶液进行循环电解,研究了几种常见金属阴极板上单质铁的析出效果.结果表明:使用钛、铁、锡、铜、铅5种金属电极均可在5 h电解后达到90%的除铁率,溶液中亚铁离子的质量分数降低至小于0.03%.

不同介电层对Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)薄膜铁电性能影响的研究进展

近年来,铁电Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)(HZO)薄膜受到越来越多的关注,但是铁电层与电极材料层以及铁电层与半导体衬底层之间的界面问题并没有得到解决,阻碍了HZO薄膜的进一步应用。总结了通过引入不同介电层材料,如Al_(2)O_(3)、ZrO_(2)、HfO_(2)、Ta_(2)O_5等,调节HZO薄膜铁电性能的方法及其机理;详细介绍了各种介电层材料作为封盖层对HZO薄膜铁电性能的影响,如对HZO薄膜提供平面内应力、控制铁电层的晶粒尺寸及作为铁电层形核核心的作用;最后,总结并展望了利用介电层调控HZO薄膜铁电性能的一般规律,为后续相关研究的开展提供了指导。

电气化铁路用电用户的功率因数计算问题解析

电气化铁路(电铁)用户在功率因数计算方面存在一定问题,特别是存在使用三相四线电能表对电铁负荷的总无功功率计量所导致的不合理电费减免现象。通过对石家庄地区电铁用户的案例分析,发现现有三相四线智能表计量方式不能准确计量非对称负荷下的无功消耗,从而低估总无功电量,使功率因数显得偏高,理论上和实际数据分析均支持这一发现,由此提出电铁用户按现有规则不仅不应获奖反应受罚。具体改进建议为:调整电铁牵引站的功率因数考核标准,修订智能表无功计算规则,推动电铁用户实施分层次合理无功补偿。以期优化电网性能、节省电能并提高经济效益。预估该措施将大幅增加国家资产收入,提升电力系统整体效率。

铁族金属催化剂电氧化乙二醇的研究进展

铁族金属催化剂被认为是贵金属基材料的替代品,是可再生电化学能量转换中的高效电催化剂。本文综述了近年来不同结构的铁族金属催化剂应用于乙二醇电氧化的研究进展,如双金属键、多位点金属效应、金属氧键等。通过系统讨论乙二醇电氧化的反应机理,阐述了二元金属、三元金属和金属氧化物在乙二醇电催化氧化升级方面的应用。最后,评述了铁族金属电催化剂的结构优化和长周期稳定性方面存在的挑战以及在各种应用中的前景。

电化学储能系统中磷酸铁锂电池荷电状态估计研究

常规的磷酸铁锂电池荷电状态估计观测方程被设定为问题点位测定,其估计范围受限,导致最终得出的荷电状态估计稳态误差较大,为此,提出电化学储能系统中磷酸铁锂电池荷电状态估计研究。根据当前的荷电状态估计需求,先计算SOC估计补偿系数,再采用多阶的方式,打破估计范围的限制,建立多阶观测方程。以此为基础,设计深度神经网络磷酸铁锂电池荷电状态估计模型,并采用OCV核验修正实现状态估计。经过4个测试周期的分析,在0.1 s、0.3 s和0.5 s 3个放电时间背景下,磷酸铁锂电池最终得出的荷电状态估计稳态误差都被控制在0.4以下,且泛化能力明显提高,表明该方法更高效、具体,实用性强。

涉铁工程中四电拆改项目的施工特点及工程实践

介绍了近年来承接的上跨铁路营业线新建桥梁、下穿营业线的顶涵(管)以及新建专用线引入既有站场等涉铁工程项目实施过程中涉及到的既有通信、信号、电力、接触网等四电设备拆改项目施工特点及在施工中既要确保营业线安全运营,又要充分考虑提高施工效率、保证施工进度,同时减少对营业线影响等多方面的因素所采取的针对性的措施和方法,同时以实例对该类施工项目的施工特点和施工安全进行了总结与思考。

铁氧化菌对20钢在模拟油田采出液中电偶腐蚀的影响

采用丝束电极测试、耦合电流测试、电化学阻抗谱测试等电化学方法,结合表面形貌分析技术,研究了模拟油田采出液中铁氧化菌(IOB)对CaCO_(3)+SiO_(2)沉积层覆盖金属与裸金属之间电偶腐蚀行为的影响。结果表明,IOB增强了沉积层覆盖金属与裸金属之间的电偶效应。在丝束电极测试中,浸泡前6 d内IOB体系的峰值电流密度小于无菌体系,但随着浸泡时间的延长出现反转。电化学阻抗谱测试表明沉积层覆盖金属作为阳极,其表面保护层较为疏松,而裸金属作为阴极,其表面保护层较为致密。IOB促进了沉积层覆盖金属的局部腐蚀,抑制了裸金属的局部腐蚀。