粘结剂种类对硅碳复合负极材料电化学性能的影响

通过柠檬酸裂解碳将纳米硅粉包裹负载在人造石墨表面制备了Si/G复合负极材料,对比分析了海藻酸钠(SA)/羧甲基纤维素(CMC)复合粘结剂、羧甲基纤维素(CMC)/丁苯橡胶(SBR)复合粘结剂、聚偏二乙烯四氟乙烯(PVDF)和海藻酸钠(SA)四种粘结剂对其电化学性能的影响。结果表明,粘结剂的种类对硅碳复合负极材料的电化学性能产生显著的影响,CMC/SBR复合粘结剂具有良好的粘弹性和分散性,可以更好地适应材料的体积变化,其Si/G复合负极材料展现出优异的电化学性能,首次库伦效率为87.97%,循环100次的容量保持率为90.3%。

氧化物热电材料研究进展

由于能源危机正在到来,废热回收已经成为解决能源短缺问题的有效途径之一,热电材料在废热收集环节中占有举足轻重的地位。其中,氧化物热电材料拥有抗氧化能力强、热稳定性好、原料相对低廉、制备工艺相对简单、无毒、无污染、使用寿命长等传统合金材料不具备的优点,但由于低的电导率因而限制了其在热电性能方面的表现。已经有大量研究发现,可以通过元素掺杂,改善氧化物热电材料的热电性能,氧化物热电材料再次受到广大研究者的关注。综述了氧化物热电材料的研究进展与今后的发展方向,着重阐述了以BiCuSeO为代表的氧化物热电材料的基本结构、性能特征与研究进展;评述了BiCuSeO材料Bi位、Cu位和O位掺杂研究以及BiCuSeO的结构优化;并简单介绍了NaCo_2O_4、Ca_3Co_4O_9、SrTiO_3、ZnO、In_2O_3热电材料的研究情况。

高校实验室安全管理模式探索

安全管理方法和技术在不断发展,高校实验室安全管理存在的问题却没有明显改善,高校实验室的安全事故仍时有发生。文章通过对高校实验室危险因素及安全管理现状进行分析,提出高校结合EHS管理体系进行实验室安全管理的路径,解决高校实验室管理不善的问题,保障实验人员的人身安全和实验室财产安全,保护实验室周边环境。

La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型电极材料的研究进展

La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型超晶格储氢合金具有储氢密度高和原材料成本低等优点,是在La-Ni二元金属间化合物基础上发展起来的。Mg的加入,可抑制La_(2)Ni_(7)合金的氢致非晶化现象,但电化学性能,如放电容量较低和循环稳定性较差,仍有待改善。深入分析晶体结构特点,从元素含量调节、元素替代等成分设计角度,以及真空感应熔炼、真空热处理、机械球磨和表面改性等制备工艺角度,综述该合金的研究进展,并展望在低自放电电池和混合动力汽车等领域的应用前景。

原位合成TiBw/Ti-10MO新型低弹高强钛基复合材料

通过原位自生反应体系制备了多组由TiB强化的新型β钛基复合材料(强化相体积分数由低到高分别为1.88vol.%,5.54vol.%,8.92vol.%),并进一步研究了原位自生的强化相与合金基体的物相与室温力学性能。结果表明:三种不同强化相体积分数的复合材料相对于基体合金,其抗压强度分别提高了16.4%,16.8%,40.7%,表面硬度分别提升了。同时,在提高了抗压强度的情况下,依然保持了β-ti合金低弹性模量(27.01～32.52GPa)的特性,在人体硬组织替代物的应用性方面展现了良好的前景。

材料制备方法对钴基氧化物热电性能的影响

为研究制备方法对钴基氧化物热电性能的影响,采用固相烧结法和溶胶凝胶法制备了GdCoO_(3)和YBaCo_(4)O_(7),并在300K-1100K温度范围内测试了材料的塞贝克系数和电导率。结果表明不同制备方法对塞贝克系数影响较小,采用溶胶凝胶法制备的样品电导率都高于固相烧结法,因此通过溶胶凝胶法制备的样品可以获得较大热电功率因子。

RAgSb2金属间化合物的第一性原理研究

本文从理论计算的角度研究RAgSb2(R=La-Sm,Gd-Er)合金的部分物理性质,为解释这些化合物的奇特物理性质提供理论依据。采用第一性原理计算方法研究RAgSb2化合物的结构、机械性能、声子以及热力学性质。根据Birch-Murnagha方程拟合结果,发现LaAgSb2无磁性,其余合金均表现磁有序,其中除了CeAgSb2和GdAgSb2外,其余的RAgSb2合金的反铁磁态能量低于铁磁态。这些化合物的结合能计算数值均为负值,说明它们具有稳定的结构。而弹性模量的计算结果表明这些化合物具有稳定的机械性能。根据泊松比和B/G值,可以证实GdAgSb2合金和TbAgSb2合金具有韧性,而其余的合金表现为脆性。声子谱的计算结果显示这些合金具有稳定的热力学性质,其热容CV随着温度的升高,在低温下急剧增加并与T^3成正比,在较高温度下缓慢增加并趋向于Dulong-Petit极限,高温下的热容接近47.5cal·cell^-1·K^-1。

AlNiFeCuCoCrV_x高熵合金的显微组织与力学性能

利用WK-Ⅱ型非自耗真空电弧炉熔炼制备AlNiFeCuCoCrVx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,原子比)高熵合金,研究了其显微组织和力学性能。结果表明:试验合金的组织均为典型树枝晶结构,由面心立方(FCC)结构固溶体、体心立方(BCC)结构固溶体和金属间化合物相组成,添加钒元素后析出了Fe_2AlV相,该相主要分布于枝晶中;随着钒含量的增加,合金的硬度先增后降再增;添加钒对合金的压缩性能不利,合金的抗压强度随钒含量的增加先降后增再降。

磁耦合Mn^(2+)-Mn^(2+)离子对发光行为研究进展

过渡金属Mn^(2+)掺杂的半导体/绝缘体作为发光材料在照明、显示等领域具有重要应用。Mn^(2+)离子具有5个未成对的d电子,掺杂在发光材料中通常具有高自旋态,其容易与近邻的Mn^(2+)离子发生交换或超交换作用即磁相互作用。此类相互作用可在分子尺度下对电子自旋产生很强的束缚能力,使得磁耦合Mn^(2+)-Mn^(2+)离子对的发光行为不同于孤立Mn^(2+)离子的发光行为,如荧光寿命变短、异常的发射波长红移/蓝移、多峰发射以及异常的磁光现象等。但由于受到浓度猝灭、缺陷、声子耦合、能量传递、与半导体激子的sp-d交换作用等多因素的影响以及测试技术的限制,对Mn^(2+)-Mn^(2+)离子间磁相互作用的确认及其对发光行为的影响仍存在较多争议。随着研究的不断深入和一些新的表征手段如光磁测量技术的引入,上述问题可以得到部分解决。本文首先简要介绍过渡金属离子磁相互作用类型及其理论基础;然后综述Mn^(2+)-Mn^(2+)离子间磁相互作用对其吸收光谱、发射光谱、荧光寿命和磁光效应的影响,并着重比较探讨了能证明Mn^(2+)-Mn^(2+)磁相互作用的存在及其作用类型的不同技术手段;最后进行总结并对此类材料在LED器件等领域的潜在应用进行了展望。

MnBi1-xCrx（x=0.04,0.08,0.12,0.16）合金的晶体结构与磁性能

本研究采用真空电弧熔炼法制备了MnBi1-xCrx(x=0.04,0.08,0.12,0.16)系列合金,利用X射线衍射仪(XRD)、Rietveld全谱拟合和振动样品磁强计(VSM)研究和测定MnBi1-xCrx系列合金样品的晶体结构和磁性能。结果发现,退火后的样品主相是低温相(LTP)MnBi(空间群:P63/mmc(194))。Rietveld全谱拟合分析确定每个样品中各相的含量并解析出主相MnBi1-xCrx的晶体结构。M(M=Bi,Cr)原子之间的原子间距dM-M随着掺杂量增大而增大。M原子与Mn原子的间距dM-Mn随着掺杂量增大而减小。在400 K时趋于饱和,且在掺杂量小于x=0.12时,饱和磁化强度随着掺杂量的增加而增大,在掺杂量大于x=0.12时,饱和磁化强度已经达到饱和,为20.55 emμ/g,且不随掺杂含量的变化而变化。随着Cr含量的增加,矫顽力亦逐渐增加,并且在掺杂量为x=0.12时达到最大值。随着测试温度的上升,合金矫顽力均呈上升趋势。MnBi1-xCrx(x=0.04,0.08,0.12,0.16)的德拜温度分别为378.46 K,369.52 K,354.62 K和351.64 K。

光子增强热电子发射(PETE)太阳能电池的研究进展

光子增强热电子发射(PETE)太阳能电池是新兴的太阳能电池,其综合利用了光电效应和热电子发射效应,在理论上具有较高的光电转化效率,其中真空近贴式结构的PETE太阳能电池在1000倍的聚光条件下,理论光电转化效率将高于40%,且结合余热利用系统可以使总转化效率提升至50%以上,远超相同聚光条件下的普通光伏太阳能电池,因此受到广泛关注。本文简要介绍了PETE太阳能电池的结构和工作原理,总结了目前PETE太阳能电池研究的三个主要方向:光吸收、电子发射与表面复合机制和空间电荷效应及它们各自的研究进展,并对未来PETE太阳能电池的发展前景进行了展望,以期为发展PETE太阳能电池提供参考。

超薄Ni(OH)2纳米片修饰Zn_(0.5)Cd_(0.5)S纳米颗粒作为二维/零维异质结构光催化剂可见光下光催化制氢

设计与制备高效的光解水催化剂是解决能源问题和环境问题的策略之一.硫化镉因其可在可见光引发下分解水制氢而受到广泛关注,然而光腐蚀严重,过电势高,载流子复合快速以及表面反应动力学缓慢等缺点极大地限制了其在光解水反应中的实际应用.本文采用简单液相法将均匀的Zn_(0.5)Cd_(0.5)S纳米颗粒锚定在超薄Ni(OH)_(2)纳米薄片上,构建紧密的二维/零维异质结构.通过调控Ni(OH)_(2)纳米片的含量,制备出不同Ni(OH)_(2)质量比(3%,5%,7%,9%,11%)的二维/零维Ni(OH)_(2)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S复合材料,并考察其可见光激发的光催化分解水制氢性能.在可见光照射下,Ni(OH)_(2)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S复合材料的光催化性能要大幅度地优于未修饰的Zn_(0.5)Cd_(0.5)S纳米颗粒,甚至远高于贵金属Pt修饰的Zn_(0.5)Cd_(0.5)S.在不同Ni(OH)_(2)含量的纳米复合材料中,7%Ni(OH)_(2)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S具有最高效的产氢性能,产氢速率可达6.87 mmol·h^(–1)·g^(–1),且在波长为420 nm的表观量子产率为16.8%.在同等条件下,二维/零维7%Ni(OH)_(2)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S复合光催化剂的光催化分解水产氢速率分别约为纯Zn_(0.5)Cd_(0.5)S纳米颗粒和Pt/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S光催化剂的43倍和8倍,甚至要高于零维/零维7%Ni(OH)_(2)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S纳米复合材料.7%Ni(OH)_(2)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S复合光催化剂具有优异的光催化产氢循环性能,通过循环反应后样品的X射线衍射,X射线光电子能谱和透射电子显微镜等表征,结果表明Ni(OH)_(2)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S在经过20 h的使用后,其晶体结构、表面化学成分和形貌结构未发生明显改变.通过研究样品的时间分辨荧光光谱,线性扫描伏安响应,光电流性能及电化学交流阻抗等,发现二维Ni(OH)_(2)纳米片的修饰能一定程度降低Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的过电势,还能有效促进Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的光生电子-空穴的分离和光生电子的转移.本文认为二维/零维Ni(OH)_(2)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S光催化活性的大幅提升主要由于Zn_(0.5)Cd_(0.5)S与Ni(OH)_(2)之间独特且牢固的纳米结构,在该过程中超薄Ni(OH)_(2)纳米片不仅能为Zn_(0.5)Cd_(0.5)S纳米颗粒的负载提供平台,而且作为一种高效的助催化剂,促进光生电子的转移以及为制氢反应提供更多的活性位点.本文可为多功能,高效及低成本的二维-零维异质结构光催化剂的制备及在太阳能转化方面的应用提供一定借鉴.

In组分和势垒层掺杂浓度的变化对基于InGaN全固态太阳能电池的影响

光子增强热电子发射(PETE)全固态太阳能电池是PETE研究的一个重要方向。本文选择P型重掺杂的窄带隙InxGa1-xN材料作为吸收层,N型掺杂的宽带隙的InxGa1-xN材料作为势垒层组成全固态太阳能电池,运用AMPS-1D软件研究In组分和势垒层掺杂浓度对InGaN全固态太阳能电池性能的影响,结果得到了InGaN重掺杂浓度的临界值为3.94×1019/cm3,发现全固态太阳能电池的光电转换效率会随着势垒层In组分的变化而变化,并由此得出最优的组合为:吸收层In组分为0.75,势垒层In组分为0.58,光电转换效率为31.333%。进一步研究该组合发现光电转换效率会随着势垒层掺杂浓度的升高而降低,最优的势垒层掺杂浓度不易超过2×1019/cm3,调节势垒层In组分可以起到调节势垒高度的作用,本文的结果将为InGaN全固态太阳能电池的制备提供理论支持。

强塑性变形下Al-Zn-Mg-Cu合金的位错密度计算

位错密度的变化对材料力学性能和强化相析出特性有重要影响。通过分析经强塑性变形处理后的Al-ZnMg-Cu合金的X射线衍射结果,结合对应的理论模型,对其位错密度进行了理论及试验研究,并计算出其位错密度为3.87×10^(14)/m^(2)。同时,也验证了位错密度变化对XRD半峰宽的影响主要由晶粒细化及晶格微应变造成。

脉冲激光沉积法(PLD)制备InGaN薄膜的膜厚分布特征

【目的】探究脉冲激光沉积法(PLD)制备InGaN薄膜时薄膜的厚度分布规律,以便于能够改善薄膜的均匀性。【方法】在实际情况中,靶材和基片并不平行,取任一无限小面积元近似作为平行靶材时的情况来分析,研究此处各项等效参数即可得到该处的膜厚。【结果】当靶材与基片的倾斜角为0°时,靶材激光照射点处的法线与基片相交处的膜厚度最大,以该点为中心,基片两侧膜厚呈对称分布,且越远离基片中心点,膜的厚度越小;当靶材与基片的倾斜角不为0°时,基片左右两侧膜厚不对称分布,靠近靶材一侧的薄膜厚度大于远离靶材一侧的薄膜厚度,倾斜角越大,两侧膜厚的差异越大,膜厚最大的点不在基片中心处,而是偏向靠近靶材的一端,倾斜角越大,偏离越明显。靶基距增大,所形成的膜厚度均匀性提高,但与靶基距较小时相比,相同时间内沉积的膜厚度要低得多。【结论】PLD制备InGaN薄膜过程中,基片各处上的薄膜受倾斜角和靶基距的影响,厚度不均匀,存在一个厚度分布。

Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响

【目的】研究p-Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响,为制备高效太阳电池提供理论基础。【方法】将器件的n-InGaN掺杂浓度固定为10^(16 )cm^(-3),在改变p-Si衬底掺杂浓度N_A的情况下,采用一维光电子和微电子器件结构分析模拟软件(AMPS-1D)对InGaN/Si异质单结太阳电池器件的各项性能参数进行模拟。【结果】随着掺杂浓度N_A的升高,电池的电流密度J_(SC)和填充因子FF随之升高,当到达一定高的掺杂浓度范围时(N_A>5.00×10^(17)cm^(-3)),J_(SC)基本保持不变,约为28.12mA/cm^2,FF保持在0.85左右且变化不大。开路电压V_(OC)和光电转换效率E_(ff)与掺杂浓度的大小呈正相关关系,随着N_A的增大,V_(OC)、E_(ff)缓慢增大。【结论】高掺杂浓度下的太阳电池具有较好的光电转换效率。低掺杂浓度的太阳电池光电转换效率较低,这是因为其对应的尖峰势垒高度和宽度均较大,影响了光生载流子的输运。

Nb掺杂对ZrCoSb基Half-Heusler化合物热电性能的影响

该文采用电弧熔炼结合放电等离子烧结的方法制备了Nb掺杂的ZrCoSb基Half-Heusler化合物Zr_(1-x)Nb_(x)CoSb(x=0~0.12)。X射线衍射分析表明,所有Nb掺杂样品均得到了单相,点阵参数随Nb的增加而逐渐降低。在323 K到973 K温度范围内研究了样品的热电性能,结果表明所有样品均为n型半导体,Nb的掺入使材料的功率因子提高,热导率降低,ZT随着Nb掺杂量的增加逐渐增大。样品Zr_(0.88)Nb_(0.12)CoSb在973 K取得ZT最大值0.53。

多向强应变和时效处理对7075铝合金应力腐蚀行为的影响

采用传统的方法加工Al-Zn-Mg-Cu合金,难以实现高强度和高耐蚀性的良好匹配。本工作选择7075铝合金为研究对象,以多向锻造和时效处理耦合技术加工,研究了合金的显微组织、力学性能及应力腐蚀行为。研究发展新的加工方法,使Al-Zn-Mg-Cu合金具有优异力学性能和耐腐蚀性能,无疑具有重要的理论价值和应用前景。研究了多向锻造和时效处理加工对7075铝合金的显微组织、强度、延伸率和抗应力腐蚀性能的影响。研究结果表明,以多向锻造和时效处理耦合技术加工7075铝合金,晶粒细化和位错密度增加使合金的强度增加,位错和晶界的作用使合金在时效过程中增加晶界析出相的尺寸和间距,合金的抗应力腐蚀性能提高归因于较粗和非连续分布的晶界析出相。

Bi_(3.79)Er_(0.03)Yb_(0.18)Ti_(2.97)W_(0.03)O_(12):xSi上转换荧光体的结构和性能

通过高温固相烧结法制备出一系列Si掺杂的Bi_(3.79)Er_(0.03)Yb_(0.18)Ti_(2.97)W_(0.03)O_(12):xSi荧光体,探索其结构和上转换荧光性能。实验与测试结果表明,在不同气氛下制备的Bi_(3.79)Er_(0.03)Yb_(0.18)Ti_(2.97)W_(0.03)O_(12)∶xSi荧光体均为单一层状类钙钛矿结构的Bi_(4)Ti_(3)O_(12)相。Si在荧光体中以Si^(4+)为主,说明即使在氩气氛围中,掺入的大部分Si也发生了氧化。Si掺杂增加了材料的致密性和表面平整度,同时减小了材料的光学带隙并增强了光吸收。在980 nm红外光激发下,所有样品的上转换发射光谱均显示以525 nm、545 nm和765 nm为中心的三个发射带,分别对应Er^(3+)4f电子层内的电子跃迁。掺硅6%摩尔分数的样品的发光强度和荧光寿命约为未掺杂Si的样品2倍,表明Si掺杂可以明显提升稀土掺杂钛酸铋基荧光体的光致发光性能。

脉冲激光沉积法制备低阻掺镓氧化锌薄膜及其光电性能

采用脉冲激光沉积法在玻璃衬底上沉积掺镓氧化锌(GZO)透明导电薄膜,使用X射线衍射仪、紫外可见分光光度仪、原子力电子显微镜和霍尔测试系统,研究了氧气分压对GZO薄膜晶体结构、微观形貌以及光电性能的影响。结果表明:所有的样品都表现出六方纤锌矿结构,并具有高度的c轴择优取向生长;薄膜表面致密光滑,晶粒尺寸随氧气分压增大而先增大后减小,当氧气分压为0.5 Pa时,薄膜的结晶性最佳;沉积的GZO薄膜在可见光区域表现出高于91.97%的透过率,且禁带宽度在3.492~3.576 eV之间;随着氧气分压增大,载流子浓度与霍尔迁移率先增加后减小,电阻率先减小后增大,当氧气分压为0.5 Pa时,GZO薄膜的电阻率最低,为2.95×10^-4Ω·cm。