(Ba0．85Ca0．15)(Ti0．90Zr0.06Sn0．04)O3-Fe2O3无铅压电陶瓷的性能研究

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-xmol%Fe2O3(简写为BCTZS-xFe)无铅压电陶瓷。研究了不同掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电、铁电及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,少量掺杂能使晶粒长大,提高电性能。在x=0.025时,具有最佳的综合电性能,压电常数d33=515 pC/N,机电耦合系数kp=48.2%,机械品质因数Qm=182,2Pr=18.2μC/cm2,2Ec=4.3 kV/cm,介电常数εr=5175。

高压电常数(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1-x)Sn_x)O_3陶瓷结构与性能研究

采用传统固相法制备了（Ba0.85Ca0.15）（Ti0.9Zr0.1-xSnx）O3 （CBTZS-x）无铅压电陶瓷, 研究了不同Sn含量（x=0~0.1）对CBTZS-x陶瓷相结构、介电以及压电性能的影响。实验结果表明： 所有样品均为纯钙钛矿结构; 随着Sn含量增加, 室温下样品逐渐由三方和四方相共存结构转变为四方相结构, 且三方-四方相转变温度TR-T和居里温度TC均逐渐减小, 当x=0.04时, TR-T更接近于室温, 此时表现出优异的压电性能; 样品的剩余极化强度Pr和矫顽场Ec随着x增加均呈现出减小的趋势, 而相对介电常数εr则逐渐增大。当x=0.04时, CBTZS-x材料的综合性能最佳： d33=665 pC/N, kp=55.6%, εr=4520, Pr=12.5 μC/cm2, Ec=1.6 kV/cm, 表明该陶瓷材料具有很好的应用前景。

Ba_(0.98)Bi_(0.02)(Ti_(0.9)Zr_(0.1))_(1-x)Cu_xO_3陶瓷的介电性能、弛豫行为与结晶化学特性

采用固相合成法,Bi3+作施主掺杂A位,Cu2+作受主掺杂B位,制备了Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)1-xCuxO3(x=0,0.01,0.02,0.03)陶瓷样品。借助XRD、LCR等研究了该陶瓷的结构与介电性能。结果表明:当x=0.03时,陶瓷样品出现第二相。通过GULP模拟,缺陷偶极子的稳定性从低到高依次为:[2BiBa.+VBa″]、[2BiBa.+CuTi/Zr″]、[CuTi/Zr″+VO..],结合实验可知:介电弛豫程度与晶体中缺陷偶极子的存在形式相关,其中x=0.01时,晶体中以[2BiBa.+CuTi/Zr″]为主。随Cu2+掺杂量的增加,介电常数增加,介电常数与B位键价和呈反比变化、与八面体BO6的体积呈正比变化。

ZrO_2对NiO/CeO_2/γ-Al_2O_3复合催化剂结构的影响

以Ni(NO3)2.6H2O、Al(NO3)3.9H2O、ZrOCl2.8H2O和Ce(NO3)3.6H2O为原料,采用共沉淀法分别制备了NiO/CeO2/γ-Al2O3和NiO/CeO2-ZrO2/Al2O3催化剂.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和近边X射线吸收精细结构(XANES)等方法对催化剂的组成结构进行表征.结果表明,煅烧温度高于600℃时,NiO/CeO2/γ-Al2O3催化剂中的NiO与γ-Al2O3载体发生作用,形成NiAl2O4尖晶石;而NiO/CeO2-ZrO2/Al2O3催化剂中,NiO能够稳定存在,没有NiAl2O4尖晶石生成,且Al2O3与CeO2和ZrO2作用形成一种新的Zr0.30Ce0.45Al0.25O1.87固溶体.

镍含量对(Zr_(0.83)Cu_(0.17))_(88-x)Al_(12)Ni_x非晶形成能力和力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备(Zr0.83Cu0.17)88-x Al12Nix非晶合金,考察了镍含量对合金非晶形成能力和力学性能的影响。结果表明,在镍含量比较低时,合金并不是完全的非晶合金,有部分晶体析出;而当镍的质量分数为10%时,所得到的非晶合金断裂强度和塑性应变分别达到1 679 MPa和7.56%,此时过冷液相区的宽度ΔT=84.64K,该组分的合金具有较强的非晶形成能力。

陈化体系组成对Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2储氧材料性能的影响

采用共沉淀法制备了Ce0.65Zr0.35O2(CZ)储氧材料,在传统的水陈化体系中引入了乙醇,研究了乙醇的加入对CZ储氧材料性能的影响.对所制备样品进行了傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N2吸附-脱附、储氧量(OSC)和H2程序升温还原(H2-TPR)的表征,并考察了以CZ储氧材料为载体制备的单钯催化剂的三效性能.结果表明,乙醇引入陈化体系对样品的结构和性能有显著影响.以醇水共存体系陈化制备的CZ储氧材料颗粒小、堆积松散、孔径分布宽、孔容大,具有优异的储氧性能和热稳定性,经1000°C焙烧后,比表面积为29.3m2·g-1,储氧量仍高达520μmol·g-1.以此为载体制备的单钯催化剂,空燃比操作窗口宽,对C3H8、CO、NO的转化明显优于水陈化体系制备的储氧材料所制备的催化剂.

助烧剂对(Zr_(0.8)S_(0.2))TiO_4晶相与介电性能的影响

采用传统的固相反应法制备(Zr0.8S0.2)TiO4陶瓷样品,研究不同含量ZnO、Fe2O3、NiO对(Zr0.8S0.2)TiO4材料的晶相、显微结构与介电性能的影响。结果表明:上述添加剂可以降低(Zr0.8S0.2)TiO4陶瓷的烧结温度,当助烧剂ZnO、Fe2O3、NiO的质量分数分别为0.5%、0.5%、0.2%时,烧结温度为1 350℃时已烧结成瓷,没有气孔,致密性好,具有α-PbO2型结构(Zr0.8Sn0.2)TiO4相;随着烧结温度的升高,陶瓷样品出现过烧,介电常数εr由1 300℃的39.833 4下降到1 400℃的26.298 4,介质损耗tanδ在10-3数量级。

Ba_(0.98)Bi_(0.02)(Ti_(0.9)Zr_(0.1))_(1-x)Co_xO_3陶瓷的介电性能及弛豫特性研究

采用固相反应法通过施受主共掺的方式制备Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)1-xCoxO3(x=0.005,0.01,0.015,0.02)陶瓷,通过XRD和LCR表征样品的相结构和介电性能。结果表明:在所掺杂溶度范围内,陶瓷样品未出现第二相;x=0.02时样品仅表现出弥散相变铁电体的特征,晶体中缺陷偶极子以[Bi·Ba-Co'Ti/Zr]为主,晶体中缺陷偶极子的存在形式与介电弛豫程度相关;样品结晶化学特性说明B位离子键价与其介电常数存在反比例关系。

B_2O_3对Ca[(Li_(1/3)Nb_(2/3))_(0.95)Zr_(0.15)]_(3+δ)陶瓷微波介电性能的影响

研究了B2O3对陶瓷的烧结性能及微波介电特性的影响．结果表明B2O3的掺入能使Ca[（Li1/3Nb2／3）0.95Zr0.15]3＋δ（CLNZ）陶瓷体系的烧结温度降低160-210℃，谐振频率温度系数τf随B2O3掺入量增加，但烧结温度对其没有明显影响，在990℃，掺入质量分数为1．0％的B2O3，陶瓷微波介电性能最佳．ετ=33．1，Qf=13700GHz，τf=-6．8×10^-6／℃；而且，掺入2．0％的B2O3，在940℃烧结4h，能获得介电性能良好的陶瓷，其ετ=31．4，Qf=8700GHz，τf=-5．2×10^-6／℃．

Sol-gel法制备Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3铁电薄膜

利用Sol—gel工艺在Pt／Ti／SiO2／si衬底上制备了Pb（Zr0.53Ti0.47）O3（PZT）薄膜，研究了退火温度、保温时间和薄膜厚度对其晶相、微观结构和铁电性能的影响。在500℃退火处理的PZT薄膜开始形成钙钛矿相；在550℃退火处理的PZT薄膜基本形成钙钛矿相结构；升高退火温度（500-850℃）、延长保温时间（30～150min）、增加薄膜厚度（120-630nm）都有利于PZT晶粒的长大。在650～750℃退火的PZT薄膜具有较好的铁电性能，保温时间对PZT薄膜的铁电性能影响不大，PZT薄膜的厚度为200-300nm时可以得到比较好的铁电性能。在退火温度750℃、保温时间30min条件下退火处理厚310nm的PZT薄膜，其剩余极化值（2Pr）和矫顽电场（2Ec）分别是72μC／cm^2、158kV/cm。

Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3/CoFe_2O_4叠层复合陶瓷的制备与磁电耦合效应研究

以CoFe2O4压磁体、掺CuO和CeO2助烧剂的压电体Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3为基本叠层材料,采用界面固相熔融渗透法制备了掺助烧剂Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3-CoFe2O4叠层复合陶瓷。叠层复合陶瓷的压电压磁相叠层界面结合良好。随着压磁相与压电相厚度比比率的增加,叠层复合陶瓷的饱和磁致伸缩系数–λ从67×10-6增加到134×10-6、压电系数d33从340 pC/N逐渐减小到205 pC/N;磁电耦合系数先增大后减小,在厚度比为2、外磁场为100 mT时得到最大值3200 mV/(cm.mT)。

固体氧化物燃料电池研究——10%Cu-Ce_(0.15)Zr_(0.85)O_2作阳极材料

以10%Cu-Ce0.15Zr0.85O2为阳极、Pt为阴极和参考电极,组装了固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池并进行了测试,考察了操作温度、甲烷流量等对电池性能的影响,发现提高操作温度以及在阳极材料中添加CeO2可以显著改善电池性能。升高温度,阳极极化曲线中的极限电流密度值随之上升;阳极中CeO2含量为10%时,功率最大值由未加时的4.10 mW/cm2增大至9.76 mW/cm2,对应的电流密度由12.22 mA/cm2增大至35.7 mA/cm2。甲烷的流量对电池开路电位有显著的影响,但当甲烷流量在18 mL/min以上时,其影响已十分微弱。

Al-4Mg-Sc-Zr四元系富Al角430℃相关系

通过显微组织观察、X射线衍射分析和电子探针分析测定Al-4Mg-Sc-Zr四元系富Al角430℃等温截面的相关系。结果表明:在扩大的Al-4Mg-Sc-Zr四元430℃等温截面图中存在一个单相区、两个双相区和一个三相区。具有L12型结构的Al3Sc1-0.5Zr0-0.5相和具有DO23型结构的Al3Zr1-0.8Sc0-0.2相与α(Al)固溶体在平衡状态下共存,其中Zr在Al3Sc中的最大溶解度可达12.5%(原子分数),在Al3Zr中最多可溶解5.0%(原子分数)的Sc。

氧化物掺杂Ba(Ti_(0.91)Zr_(0.09))O_3陶瓷的介电弛豫行为

采用固相反应法分别制备了CuO、Bi2O3、MoO3和Li2O氧化物掺杂的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷。研究A位和B位施-受主掺杂对介电弛豫行为的影响。不同频率下陶瓷样品的介电温谱显示适量的掺杂可以诱发弛豫行为。根据A位和B位的替代离子类型,讨论了弛豫特性产生的机理。

(Bi_2O_3、ZnO)对(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4介电性能的影响

采用常规固相合成工艺研究了添加剂Bi2O3、ZnO等对(Zr0.8Sn0.2)TiO4的烧结性能、微观结构和微波介电性能的影响。结果表明,陶瓷的烧结温度随着Bi2O3含量的增大而降低,而陶瓷的最大烧结密度随着Bi2O3的增大而增大;当w(Bi2O3)>3%时,其烧结可降低至1175℃;各种材料配方均能烧结出致密的陶瓷。陶瓷的介电常数随着Bi2O3含量的增大而略有增大,但增加幅度较小;而材料的介电损耗则随Bi2O3含量的增大而增加,且增大幅度较大。当w(ZnO)=1%、w(Bi2O3)=3%时,可在1190℃获得致密的陶瓷,在测试频率1 MHz下,介电常数约41,介电损耗为1.5×10-4,其综合微波介电性能最佳。

Ru掺杂Zr基二元氧化物的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的投影缀加平面波方法和广义梯度近似计算了萤石相ZrO_2及掺杂Ru形成的复合氧化物的晶体结构、电子结构、内聚能以及Bader电荷。结果表明:萤石相ZrO_2和RuO_2的点阵参数与文献报道的数值基本相符。萤石相ZrO_2中掺入Ru后,体系的晶胞形状发生微小变形且晶胞体积减小;体系由直接带隙半导体转变为间接带隙半导体,带隙从3.06 eV减小至1.03 eV。对比Ru掺杂前后ZrO_2的内聚能、态密度和Bader电荷变化发现,Ru掺杂后体系的离子性增强,共价性减弱。

Co2O3掺杂对BCTZ无铅压电陶瓷的性能影响

采用固相法制备了（Ba0.85Ca0.15）（Ti0.92Zr0.08）O3-x%Co2O3（BCTZ-xCo,x=0-1.4）无铅压电陶瓷。研究了不同Co掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电性能及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,随Co2O3含量的增加,晶粒尺寸逐渐细化减小,介电常数εr、压电常数d33、平面机电耦合系数kp均呈下降趋势。机械品质因数Qm显著增大,当x=0.7时,具有最佳的综合电性能,其中d33=392pC/N,kp=46.0%,Qm=435,介电损耗tanδ=0.62%,表明BCTZ-xCo陶瓷材料是一种具有应用前景的无铅压电材料。

SiC颗粒对Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶形成能力和热稳定性的影响

采用钢模铸造方法成功制备了体积分数高达27％的SiC/Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)块体非晶复合材料,光学显微镜、X射线衍射和透射电镜分析表明,非晶基体上均匀分布SiC颗粒,SiC颗粒与基体间形成了厚度为10nm的反应层,DSC分析表明,块体非晶复合材料的玻璃转变温度、晶化温度和过冷液相区随SiC体积分数的增加而提高,电子探针分析和计算结果表明,Si原子和部分C原子通过扩散进入基体合金中,从而提高了非晶合金的形成能力和热稳定性。

以DME为还原剂的钙钛矿类催化剂存储还原NO_x的试验

以LaCoO3/K2CO3/Ce0.8Zr0.2O2为催化剂,分别采用程序升温脱附(TPD)和程序升温表面反应测试(TPSR)、恒温存储试验以及以二甲醚(DME)为还原剂的NOx存储-还原循环试验,研究了催化剂存储NOx的热稳定性、NOx存储性能以及DME为还原剂的NOx存储还原(DME-NSR)性能,并考察反应温度和再生时间对DME-NSR的影响规律.结果表明:该催化剂具有较好的存储性能和氧化性能;DME-NSR等温存储-还原循环试验在350℃和400℃下NOx转化率均在60%～80%.

不同方法制备的Ce_(0.9)Zr_(0.1)O_2固溶体对硫转移剂脱硫性能的影响

采用共沉淀法、改进的溶胶凝胶法、反相微乳液法及水热合成法合成了Ce0.9Zr0.1O2固溶体,并以此铈锆固溶体作为氧化促进剂,采用酸法合成相应的硫转移剂。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、程序升温还原(H2-TPR)及储氧量(OSC)测定法对Ce0.9Zr0.1O2固溶体的结构组成、储氧性能进行表征。利用模拟FCC工业装置的实验室微型反应装置对硫转移剂进行贫氧氧化脱硫性能评价。结果表明,采用改进的溶胶凝胶法合成的Ce0.9Zr0.1O2固溶体具有优异的热稳定性、低温氧化-还原性及储氧性能,由其作为氧化促进剂制得的硫转移剂在贫氧条件下具有最佳的脱硫活性,并且具有较好的活性稳定性。