人工晶体学报

蒋民华先生与功能晶体材料

陶绪堂

2019, 48(6): 1.

摘要 ( 26 )

PDF (510KB) ( 36 )

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坩埚下降法在新材料探索及晶体生长中的应用

徐家跃;申慧;金敏;张彦;田甜;陈媛芝;周鼎;储耀卿

2019, 48(6): 975-984.

摘要 ( 130 )

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坩埚下降法是一种重要的晶体生长技术,成功用于生长闪烁晶体锗酸铋(Bi4Ge3O12)、声光晶体氧化碲(TeO2)、压电晶体四硼酸锂(Li2B4O7)以及新型弛豫铁电晶体等材料,并实现了产业化.坩埚下降法在层状结构晶体、异型晶体、高通量生长等新材料探索中也有巨大的潜力.本文主要介绍我们团队近年来在坩埚下降法生长硒化锡(SnSe)晶体、全无机铅卤基钙钛矿晶体、高温合金、硅酸铋晶体高通量筛选等方面的研究结果.

超级电容器用MnO2基复合电极材料研究现状与展望

陈俊明;鲍菊生;王桂玲;刘翠翠;姚悦;过家好;汪徐春;井凤阳

2019, 48(6): 985-989.

摘要 ( 7 )

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超级电容器因其功率密度高、环保性能优异等特点引起人们的兴趣.二氧化锰具有天然含量丰富、绿色环保、高比容量和晶体结构多样性等优点,是一种优良的电极材料.但二氧化锰的导电性能差,工作过程中结构不稳定等缺点严重影响了其电化学性能.本文对本课题组和国内外学者多年来对MnO2应用金属掺杂、硫化物、碳材料、导电聚合物复合、微观结构改性构建核壳结构等研究成果进行总结概括,并展望今后的工作研究方向和重点.

450kg泡生法蓝宝石晶体成功生长

欧阳鹏根;张俊;宋建军;付春雷;曹建伟;石刚

2019, 48(6): 990-991.

摘要 ( 52 )

PDF (572KB) ( 61 )

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采用自主研制的泡生法长晶炉,成功生长出全球最大的450 kg蓝宝石晶体,可加工形成615 mm×415 mm大尺寸蓝宝石面板,气泡度达到A级以上.该晶体可产出6000 mm长、4 inch直径的LED级晶棒,单位毫米成本相比150kg晶体下降45;以上.

在蓝宝石衬底上外延生长ZnGa2O4纳米线及其表征

李康;李鹏坤;熊庭辉;孙姝婧;陈晨龙

2019, 48(6): 992-996.

摘要 ( 8 )

PDF (1175KB) ( 17 )

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使用一种简单的化学气相沉积法成功地在c面蓝宝石衬底上外延生长了整齐排列的ZnGa2O4单晶纳米线.研究了在不同生长温度和生长压力下外延生长ZnGa2O4纳米线,并使用XRD,SEM和TEM对产物进行了表征.结果表明,在生长条件为980℃和100 Torr时,可以外延生长出整齐排列的ZnGa2O4纳米线.所制备的ZnGa2O4纳米线直径为60 ～ 150 nm,并遵循Au催化的VLS生长机制沿其四个结晶学方向在蓝宝石上外延生长.分析了纳米线沿四个方向生长的原因,并对纳米线的光致发光性能进行了探讨.

Ce3+,Eu2+共掺Ba3Si6O12N2荧光粉发光特性及能量传递研究

张云鹏;李永杰;陈观通;陈晓春

2019, 48(6): 997-1002.

摘要 ( 12 )

PDF (775KB) ( 14 )

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通过高温固相法制备了一系列Ce3+/Eu2+共掺杂的Ba3Si6O12N2,利用X射线衍射(XRD)研究了其晶体结构.研究表明,Ba3Si6O12N2∶ Ce3+,Eu2+荧光粉在338 nm光激发下可以发射525 nm的绿光,且具有较大的半峰宽.研究还发现,单掺Ce3的发射光谱和单掺Eu2+的发射光谱存在交叠,同时Ce3+的5d1最低能级能量低于Eu2+的4f65d1最低能级,这二者共同证实了可能存在Ce3+到Eu2+的能量转移现象.同时还研究了Ce3+浓度对Ba(2.7-y)Si6O12N2∶0.3Eu2+,yCe3+(0≤y≤0.1)系列荧光粉发光强度和波长的影响.热猝灭性能研究表明,Ce3+引入可显著影响体系的热猝灭性能.

SrZrO3∶Er,Yb荧光粉的上转换发光特性研究

程学瑞;张焕君;宋少龙

2019, 48(6): 1003-1006.

摘要 ( 10 )

PDF (1588KB) ( 14 )

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采用高温固相法制备出SrZrO3∶Er,Yb上转换发光材料,用XRD、拉曼光谱和荧光光谱对其结构和上转换荧光特性进行表征和分析.XRD和拉曼光谱结果表明,得到的SrZrO3∶Er,Yb为正交相结构.980 nm激发下,SrZrO3∶Er荧光粉存在较强的上转换发光,在533 nm、557 nm和688 nm处存在两个绿色发射带和一个红色发射带,Yb3+的掺杂能够显著提高其上转换发光效率.SrZrO3∶Er,Yb中Er3+的猝灭浓度为1.0;,Yb3+的猝灭浓度为15;.通过研究发光强度随激发功率的关系,探究了Er3+和Yb3+双掺杂体系的发光机制,证实533 nm、557 nm处的绿光发射以及688nm处的红光发射都是双光子过程.

Co掺杂浓度对ZnO纳米棒结构和光学性能影响研究

刘巧平;李琼;耿雷英;吕媛媛;杨延宁;张富春

2019, 48(6): 1007-1011.

摘要 ( 7 )

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采用水热法以不同浓度Co掺杂合成了具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米粉体,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱、X射线光电子光能谱分析法(XPS)、(光致发光)PL谱等分别对样品的形貌、结构、光学性能进行了测试和表征.结果表明:随着Co掺杂浓度的增大,纤锌矿ZnO的晶体结构没有改变,且Co以二价离子Co2+的形式掺杂进入ZnO晶格;同时花状ZnO纳米棒的均匀性变差,不同浓度Co掺杂ZnO纳米棒中均出现了少量且尺寸较小的单根纳米棒.PL光谱显示:随着Co掺杂浓度增大,样品的紫外发光峰没有明显地变化,而可见发光峰的强度先减小再增大,说明样品的缺陷先降低再提高.当Co掺杂的浓度为2.0;时,所制备的ZnO花状纳米棒可见发光峰相对最低,其具有较小的缺陷.

形貌可控FeTiO3基光催化材料制备及晶面效应

方鹏飞;王忠川;王卫伟

2019, 48(6): 1012-1018.

摘要 ( 8 )

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采用水热法,通过改变反应时间和NaOH用量,制备了不同形貌的FeTiO3和FeTiO3/g-C3N4复合材料.通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外可见吸收光谱分析了样品的结构、形貌和吸光性能.实验结果表明,通过改变反应时间和NaOH用量调控FeTiO3 (104)和(110)晶面的生长情况,从而制备了盘状、八面体和立方体形貌的FeTiO3和FeTiO3/g-C3N4复合材料.随着FeTiO3 (110)晶面含量增加,趋向形成盘状形貌,FeTiO3和FeTiO3/g-C3N4复合材料的光催化性能增加.

不同钴原料制备尖晶石型钴铁氧体及吸波性能研究

马志军;高静;翁兴媛;程亮;关智浩;王秀兰

2019, 48(6): 1019-1024.

摘要 ( 8 )

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采用硝酸钴、硫酸钴、氯化钴和乙酸钴分别作为Co2+原料,通过水热法制备尖晶石型纳米钴铁氧体吸波材料.利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和矢量网络分析仪(VNA)对制备的钴铁氧体进行表征和分析.以CTAB为表面活性剂,晶化温度为180℃、晶化时间为8h,通过对比不同原料制备的钴铁氧体形貌、粒径、电磁损耗和吸波性能可以得出结论:以硝酸钴和氯化钴为原料制备出的钴铁氧体存在杂质峰,以硫酸钴和乙酸钴为原料可以制备出纯相纳米钴铁氧体,晶面距离分别为0.25246 nm和0.25730 nm,平均粒径为35 nm和28.5 nm.以乙酸钴为原料制备的钴铁氧体吸波反射率最小,为-8.3dB,电磁波吸波效果最好.

微波诱导燃烧法合成微纳米LaBO3粉体

赵旭光;范华风;田蜜;李冬霞;储刚

2019, 48(6): 1025-1029.

摘要 ( 5 )

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以硝酸镧(La(NO3)3·nH2O)、硼酸(H3BO3)、甘氨酸(NH2CH2COOH)和氧化铕(Eu2O3)为原料,碳酸钠(Na2CO3)为助熔剂,通过微波诱导燃烧法制备微纳米LaBO3粉体和掺杂Eu3+粉体,并对其产物粒度分布进行检测,寻找合适的合成条件来制备微纳米级硼酸镧粉体.讨论了燃烧剂的用量,功率,温度,时间等对产物的影响.采用XRD,SEM,PL等检测手段对产物进行表征,确定合成微纳米LaBO3粉体和掺杂Eu3+粉体的最优条件为:微波功率350 W,反应10 min,马弗炉锻烧500℃,保温3h.合成的产物结晶程度高,分布均匀,分散性好.

气体分子吸附调控CdG电子结构和磁性的第一性原理研究

张建宁;马欢;马玲;张建民

2019, 48(6): 1030-1039.

摘要 ( 5 )

PDF (3299KB) ( 13 )

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采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,深入研究单个气体分子CO、NO、NO2、SO2、O2和H2S吸附对Cd掺杂石墨烯(CdG)电子结构和磁性的影响及调控机理.结果表明:六种气体分子以较大的吸附能与CdG基底中的Cd原子键合并形成Cd-X键(X代表C,O,N,S),属于化学吸附;由气体吸附注入的空穴使得复合体系的电子分布发生重构,致使复合体系电子结构和磁性明显改变.CO吸附后,体系仍保持CdG基底原有的半导体性,但带隙宽度有所变化;NO、NO2、SO2和O2吸附的CdG基底转变为金属性,H2S@CdG为半金属性.CO的吸附使得原本自旋极化的CdG基底磁性消失;NO2、H2S、NO和O2吸附基底时,产生局域自旋极化.对于NO2@CdG和H2S@CdG,自旋极化主要分布于基底之上且极化方向相同,NO2和H2S发生弱极化且自旋方向相反;而NO@CdG和O2@CdG的自旋分布特征与之相反;SO2@CdG呈现完全自旋极化特征,即SO2和基底皆有显著的自旋分布但自旋方向不同.据此,由各气体分子引起体系电子结构和磁性的不同变化特征,可有效检测和甄别气体分子.

S掺杂调节SnTiO3带隙的第一性原理研究

魏丽静;郭建新

2019, 48(6): 1040-1044.

摘要 ( 7 )

PDF (1217KB) ( 17 )

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获得窄的带隙和大的极化强度是提高铁电光伏材料性能的关键.本文采用第一性原理方法,研究了S掺杂对SnTiO3带隙和极化强度的影响.通过计算两种最可能的替换掺杂位置,确定了稳定的SnTiO3-xSx掺杂结构.研究发现,S的掺杂会引起SnTiO3沿c轴拉伸,使c/a值变大,带隙宽度变小,极化强度变大.SnTiO3-xSx在x=0.33和x=0.5时的带隙相同,此时S掺杂量的改变并没有引起带隙的变化;但S掺杂量增加到x=1时(即SnTiO2S)具有金属性.进一步的态密度分析表明,S适量掺入后与Ti和Sn成键,降低了Ti的非占据态能量,导带的Ti 3d轨道向低能级移动,从而使掺杂SnTiO2S的带隙由SnTiO3的1.87 eV降低到1.01 eV.通过Bader电荷分析SnTiO2S带隙降低的原因,结果显示,S的引入导致SnTiO2S中离子电荷的总数变小,体系整体电离度变弱,从而引起带隙变小.使用Berry相方法计算表明,随着掺杂量的增加,SnTiO3-xSx的极化强度也会增加.本工作从理论上预测S掺杂能够降低无Pb材料SnTiO3的带隙并使其保持大的极化强度,为改善SnTiO3的铁电光伏特性提供了一种有效手段.

[Ni(H2O)4(phen)]SO4(C3H8N2O)材料的合成、热学和光谱性质

黄博文;许智煌;叶李旺;郑石贵;庄欣欣

2019, 48(6): 1045-1048.

摘要 ( 22 )

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使用六水合硫酸镍、邻二氮菲、二甲基脲为原料合成一种配合物[Ni(H2O)4(phen)]SO4(C3H8N2O).通过元素分析仪测定碳、氢、氮元素所占百分比.利用X射线单晶衍射测定晶体结构.利用热分析法测定该晶体材料的脱水温度为75 ℃、二甲基脲和phen的分解温度分别为150℃和500℃.测量晶体的紫外-可见光谱特性发现,该配合物紫外全部吸收,phen与Ni2配位后Ni2的3A2g光谱项发生移动,在610 nm处具有很强的吸收,在450 ～550 nm范围内可见光区域具有较好的透过性能.

多取代茚并[1,2-d]哒嗪的合成和结构表征

贾润红

2019, 48(6): 1049-1054.

摘要 ( 28 )

PDF (826KB) ( 11 )

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标题化合物C38.50H32Cl2N2O4S2是由3-(2-(对氯苯基乙炔基)苯基)-1-(对甲苯基)丙-2-烯-1-酮、对甲苯磺酰肼在室温的空气条件下使用TBHP/I2系统,在乙腈(CH3CN)作为溶剂中反应得到.通过单晶X射线衍射法测定结构,其晶体属三斜晶系,空间群P-1,a=1.15045(9) nm,b=1.18251(10) nm,c=1.31168(12) nm,α=95.8450(10)°,β=101.153(2)°,γ=92.9430(10)°,V=1.7370(3) nm3,相对分子质量Mr=721.68,晶胞密度Dc=1.380g/cm3,Z=2,λ=0.071073 nm,吸收系数μ(MoKα)=0.351 mm-1,F(000) =750,最终偏离因子R=0.0802,wR =0.1783,S=1.003,(△/σ)max=0.001,(△ρ)min=323 e/nm3和(△ρ)max=-463 e/nm3.文中分析了新形成的哒嗪环为船式构象.苯环(C11-C16)和哒嗪环基本是平行的,茚环上的五元环接近共面.

二维配位聚合物[Tb(1,4-bdc)1.5(phen)(H2O)]n的结构与光致发光性能研究

于笑寒;王宏胜;韩春杰;刘哲

2019, 48(6): 1055-1059.

摘要 ( 35 )

PDF (1150KB) ( 16 )

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采用水热合成方法,在180℃条件下,高氯酸铽、1,10-菲罗啉和对苯二甲酸反应,合成了稀土铽(Ⅲ)的二维配合物[Tb(1,4-bdc)1.5(phen) (H2O)]n(1)(phen=1,10-菲罗啉;1,4-H2bdc=对苯二甲酸).单晶衍射分析结果表明,该配合物属三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为a=1.03430(10) nm,b=1.0854 (2) nm,c=1.1399(2) nm,α=107.284(16)°,β=91.58(2)°,γ =113.104(15)°.Tb(Ⅲ)离子为八配位,六个配位氧原子中五个来自1,4-bdc,另一个来自配位水分子.两个配位氮原子来自1,10-菲罗啉分子.1,4-bdc在配合物中有三配位和四配位两种配位方式.该配合物在波长为325 nm紫外光的激发下发射Tb(Ⅲ)的绿色特征荧光,其光致发光的绝对量子产率为36;(λex=325 nm),其5 D4激发态的荧光寿命为0.638 ms.

磷石膏常压酸化法制备无水硫酸钙晶须的实验研究

谢晴;蒋美雪;彭同江;国佳豪

2019, 48(6): 1060-1066.

摘要 ( 24 )

PDF (2260KB) ( 17 )

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以磷石膏为原料,一步常压酸化法制备无水硫酸钙晶须.采用单因素实验方法研究了盐酸浓度、反应温度、反应时间和固液比4个因素对制备硫酸钙晶须的影响.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对反应产物样品的物相、微观形貌进行了表征.结果表明:在盐酸浓度为5 mol/L、反应温度为90℃、反应时间为3h和固液比为0.10g/mL的条件下,一步法制备出了直径为1～4μm、长径比为3～8的无水硫酸钙晶须.分析认为,无水硫酸钙晶须是在二水硫酸钙溶解量达到其过饱和度后从溶液中结晶形成的.

微波辅助乙二醇铋前驱体法合成手指状的氧化铋晶体及其光催化活性研究

武志富

2019, 48(6): 1067-1071.

摘要 ( 11 )

PDF (1184KB) ( 16 )

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以Bi(NO3)3·5H2O和乙二醇为原料合成乙二醇铋配合物前驱体,再采用微波加热分解前驱体制得具有手指状结构的β-Bi2O3纳米线.用红外光谱和荧光光谱对前驱体进行了表征,用热重-差热分析(TG-DSC)、X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)对产物进行了表征.可见光照射下对甲基橙的光催化降解实验表明,手指状纳米氧化铋具有良好的可见光催化性能.

氟改性TiO2的制备及光催化性能研究

王红侠;李新星;汤亮;严尹涛

2019, 48(6): 1072-1077.

摘要 ( 6 )

PDF (1230KB) ( 19 )

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以钛酸丁酯为钛源,氟化铵为氟源,采用溶胶凝胶法制备氟改性二氧化钛光催化剂,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光分度计(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光荧光光谱仪(PL)、氮气吸附-脱附等方法对样品进行表征.以甲基橙(MO)为模拟污水,研究其光催化活性.结果表明:F改性TiO2为纳米锐钛矿相,比表面积为141 m2/g.F以化学吸附态存在于TiO2的表面,形成(=)Ti-F基团,F的加入使得TiO2的吸收带边发生了红移,在甲基橙浓度为20 mg/L,紫外光照射时间为80 min时,F改性TiO2的脱色率最大达到了97;,具有较高的光催化活性.

机械力固相法制备纳米α-FeOOH及其光催化性能研究

罗妮;吴亚东;张方书;杨定明;胡文远

2019, 48(6): 1078-1082.

摘要 ( 5 )

PDF (1693KB) ( 13 )

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采用机械力固相法以FeCl3和Fe(NO3)3分别作为铁源.在铁源与碱1∶5摩尔比的条件下,先球磨3h,再经过60℃水浴陈化得到纳米针铁矿(α-FeOOH).用X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、比表面和孔隙度分析仪(BET)、紫外-可见分光光度计以及电化学工作站对其物相、微观形貌、比表面、光催化和光电化学性能进行表征.结果表明:不同铁源的阴离子会诱导合成形貌和性能差异的纳米针铁矿,以FeCl3为原料合成的纳米α-FeOOH粒径较小、比表面积及孔容较大、对有机染料罗丹明B的降解率较以Fe(NO3)3为原料的α-FeOOH提高了48.7;.

硒化温度对柔性Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜及太阳电池性能的影响

林宇星;沈鸿烈;孙孪鸿

2019, 48(6): 1083-1088.

摘要 ( 4 )

PDF (797KB) ( 16 )

相关文章 | 计量指标

采用磁控溅射和后续硒化退火处理的方法在钛箔衬底上制备了柔性CZTSSe薄膜太阳能电池.利用X射线衍射、拉曼光谱仪和扫描电子显微镜等研究了不同硒化温度对于CZTSSe薄膜的物相、成分、表面形貌以及对太阳电池性能的影响.结果表明,580℃硒化温度下制备的CZTSSe薄膜的结晶质量和致密度最好,表现出贫铜富锌的化学元素比例,并且该温度下制得的柔性薄膜太阳能电池性能相对最高,其光电转换效率达到2.27;.

W对Mo2NiB2金属陶瓷微观结构和性能的影响

李文虎;张良;艾桃桃;周佩德

2019, 48(6): 1089-1093.

摘要 ( 1 )

PDF (1175KB) ( 11 )

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以Mo粉、Ni粉、B粉、C粉、W粉为原料,用冷压成型法及真空液相烧结法制成Mo2NiB2金属陶瓷,研究不同W含量对Mo2NiB2金属陶瓷组织与性能的影响.结果表明:掺杂W的Mo2NiB2金属陶瓷在1000℃、120 h氧化时,属于完全抗氧化级,表面氧化物层的主晶相是Ni2O3和具有尖晶石结构的NiW2O4,随着W含量的增加,Mo2NiB2金属陶瓷的硬度逐渐增加,但其弯曲强度与断裂韧性则不断降低.

Sm3+掺杂Na0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的发光性能及热稳定性研究

马晨宇;马春林;翟章印;程菊;周越;朱婉宁;王瑶

2019, 48(6): 1094-1099.

摘要 ( 6 )

PDF (1245KB) ( 13 )

相关文章 | 计量指标

采用传统的固相烧结法,制备了一系列的Sm3掺杂Na0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷(NBT∶ xSm3,0.005≤x≤0.04).利用X射线衍射仪和荧光分光光度计分别对NBT∶ xSm3+陶瓷样品的物相结构和光致发光性能以及热稳定性进行了分析.结果表明,所有样品均为纯的三方钙钛矿结构.样品的激发光谱在480 nm有很强的激发峰,与蓝光LED芯片匹配.发射光谱包含位于563 nm、597 nm、645 nm、709 nm处的四个发射峰,分别归属于Sm3+的4G5/2→6HJ/2(J=5、7、9、11)跃迁,其中发射主峰位于597 nm,呈现橙红色发光.当Sm3+含量为0.02 mol时发光性能最佳.当温度范围在30 ～210℃之间时,NBT∶0.02Sm3陶瓷样品的发光性能具有良好的热稳定性

TiO2对Nb2O5低膨胀陶瓷的烧结性、力学强度和抗热震性能的影响

江瑜华;张小珍;谭丽;施德太;李明春;周健儿

2019, 48(6): 1100-1104.

摘要 ( 4 )

PDF (1712KB) ( 12 )

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以TiO2和Nb2O5微粉为主要原料,通过高温固相反应烧结制备了TiO2掺杂改性的Nb2O5陶瓷,研究了TiO2含量对Nb2O5陶瓷的晶相组成、烧结性能、热膨胀性能、抗弯强度和抗热震性能的影响.研究表明,2; ～ 8; TiO2掺杂未改变Nb2O5陶瓷的单斜晶系结构,而TiO2含量为12;时,除Nb2O5主晶相外,还生成了少量Ti2Nb10O29晶相.通过加入适量TiO2改性,可明显抑制Nb2O5陶瓷烧成过程晶粒异常生长,改善烧结性能,避免开裂现象,获得较为均匀致密的显微结构,有效提高样品的抗弯强度.Nb2O5陶瓷的热膨胀系数和抗弯强度都随着TiO2含量增加而表现出先增大后减小的变化趋势,其中TiO2含量为4;时,样品具有最高的抗弯强度(75.6 MPa)和低的热膨胀系数(1.42×10-6/℃).添加4; ～12;的TiO2都可明显改善Nb2O5陶瓷的抗热震性能.

基于电场分布的压电纤维复合材料性能优化

邵阳市;马培育;危权;韩梓豪;周静;沈杰

2019, 48(6): 1105-1110.

摘要 ( 2 )

PDF (2144KB) ( 11 )

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将TiO2引入压电纤维复合材料(MFC)的粘结层以提高其介电常数,调控MFC极化和驱动过程中电场分布,实现了对MFC性能的优化.采用有限元分析的方法探究了粘结层介电常数对MFC电场分布的影响,指导设计了实验方案.采用切割-填充法制备了在粘结层聚合物中引入TiO2的MFC.铁电性能测试结果表明,MFC剩余极化强度随粘结层中TiO2质量分数的增加呈现先增大后减小的趋势,在粘结层中TiO2质量分数为8wt;时达到最大值.MFC驱动性能随TiO2质量分数变化的趋势与剩余极化强度一致,电场驱动下自由应变在TiO2质量分数为8wt;时达到峰值,为2.31 με.研究表明,引入TiO2调节粘结层介电常数可有效改善MFC的性能.

高热导率Si3N4陶瓷的高压合成及性能研究

郑友进;王俊楠;周振翔;左桂鸿;王丽娟;王方标;黄海亮;贾洪声

2019, 48(6): 1111-1115.

摘要 ( 5 )

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在高温高压条件下(HPHT,4 ～5 GPa,1430 ～1530℃),采用高压烧结技术,利用Y2O3、MgO作为烧结助剂,通过和不同质量配比的氮化硅(a-Si3N4,β-Si3N4)粉体复合,制备了具有高热导率和高致密性的Si3N4陶瓷.本实验采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱EDS、热导率测定仪、维氏硬度计对样品进行了分析和表征,研究了压强、烧结温度、保温时间对热导率和致密性的影响.结果表明:超高压条件有效降低了烧结温度,缩短了烧结时间.当烧结条件在5 GPa,1490℃,1h时,其硬度为16.5 GPa,此时β-Si3N4复合陶瓷的致密化最优,气孔率(0.26;)和晶格缺陷显著改善.研究发现适当的延长烧结时间可以促进晶粒正常长大,同时产生较高的热导率,最高可达到64.6W/(m· K).

c-BN对于SPS烧结Si3N4/BN复相陶瓷结构和性能的影响

胡健;张帆;王为民;傅正义;张金咏;陈文杰

2019, 48(6): 1116-1122.

摘要 ( 10 )

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本研究通过引入立方氮化硼(c-BN),采用放电等离子烧结(SPS)制备Si3N4/BN复合材料,研究了c-BN在高温下的相变对Si3N4/BN复合材料烧结、结构和力学性能的影响.结果表明:在高温下c-BN发生物相转变原位生成的h-BN能够均匀分散在Si3N4基体中,对于Si3N4/BN复合材料的烧结有明显的促进作用,同时对于Si3N4物相转变和晶粒生长的抑制作用小于直接引入到基体中的h-BN.对材料力学性能的分析显示:相较于直接引入h-BN,添加c-BN的复合材料硬度有轻微地下降,而抗弯强度和断裂韧性同时有了明显地提升.

三维石墨烯/In2O3/聚吡咯复合材料制备及室温气敏性能

田俊峰;尹志刚;韩光鲁;杜俊平;李臻

2019, 48(6): 1123-1128.

摘要 ( 2 )

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采用两步法制备三维石墨烯/In2O3/聚吡咯(3D-rGO/In2O3/PPy)三元复合材料,首先合成二元复合材料三维石墨烯/In2O3(3D-rGO/In2O3),然后以此为载体,通过吡咯单体的原位聚合得到最终产物.通过XRD、FTIR、FESEM、TEM和氮气吸附-脱附对合成材料进行表征,研究了其室温气敏性能,分析了三元复合材料的气敏机理.结果表明,复合3D-rGO与PPy后,三元复合材料的工作温度降低至室温,室温时对200ppm NH3的灵敏度达到18.8,对NH3有较高的灵敏度,响应和恢复时间较短.

高炉渣基A型沸石的合成及对Pb2+离子的吸附

刘静;温馨;赵斯琴;长山

2019, 48(6): 1129-1138.

摘要 ( 5 )

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以内蒙古包钢高炉渣为前驱体,采用水热法成功合成了高炉渣基A型沸石,通过XRD、SEM表征其微观结构,并研究其对Pb2离子的吸附性能.研究结果表明,提取高炉渣中的SiO2和Al2O3分别为硅源和铝源,再外加一定比例铝源能够合成高炉渣基A型沸石,最佳合成条件为:n(SiO2)/n(Al2O3)=0.24、nH2O/n(SiO2)=98、水热时间为12 h和水热温度为100℃.所合成的高炉渣基A型沸石对Pb2离子具有较强的吸附性能,吸附率高达94.82;,符合拟二级动力学模型,属于多分子层的吸附,吸附容易进行,平衡吸附量为39.37 mg/g.

不同浓度碳纳米管/聚乙烯醇薄膜的机械性能的研究

葛亚丽;上媛媛

2019, 48(6): 1139-1143.

摘要 ( 4 )

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基于化学气相沉积法制备碳纳米管(CNTs),利用浸入滚动法制备CNTs/聚乙烯醇(PVA)复合薄膜.研究不同浓度的PVA对CNTs/PVA复合薄膜机械性能的影响.实验表明,CNTs/PVA复合薄膜的应力随着PVA的浓度的增加呈现先增加后减小的趋势,PVA的浓度为2wt;的时候CNTs/PVA复合薄膜的抗拉强度最大,其值为561 MPa.并且实验研究发现CNTs/PVA复合薄膜的应变随着PVA的溶度的增加而增加,不同浓度的复合薄膜具有良好的均匀性.

Zn掺杂量对纳米BiVO4黄色颜料性能的影响

陶锐;张小珍;刘华锋;江瑜华;潘桃;常启兵;汪永清;周健儿

2019, 48(6): 1144-1149.

摘要 ( 3 )

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采用液相沉淀法制备了纳米Bi1-xZnxVO4(x=O、0.05、0.1、0.15、0.2)黄色颜料.采用X-射线衍射仪、测色分光光度计、扫描电子显微镜、紫外/可见光反射光谱和红外光谱等分析手段研究了Zn掺杂量对制备的BiVO4基颜料的结构与颜色性能的影响.结果表明,5mol; ～20mol; Zn掺杂未改变BiVO4的单斜晶系白钨矿型结构.Zn掺杂量达到10mol;以上时,样品黄色度(b*值)相对纯的BiVO4颜料明显提高,绿色调随着Zn掺杂量提高而不断增强.Zn掺杂可使合成的BiVO4晶粒平均粒径从150 nm减小至80 nm左右.本工作表明,通过适量Zn掺杂可明显改善BiVO4颜料呈色性能,获得鲜艳的带绿色调的黄色纳米颜料,其中Zn含量为15mol;时,L*、a*、b*值分别为89.1、-5.3和91.1.

CuFe2O4/改性活性炭磁性复合材料表征及其吸附性能

张佳丽;罗忆婷;李秉轩;罗文波;刘志雄

2019, 48(6): 1150-1157.

摘要 ( 2 )

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运用化学沉淀法合成了CuFe2O4/改性活性炭(MAC)磁性纳米复合材料,并研究其对罗丹明B(Rh B)的吸附性能.运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)和比表面积测定仪等技术对其理化性质进行了表征,分析表明复合材料颗粒大小在10～100 nm之间;探讨了CuFe2O4/MAC磁性复合材料吸附Rh B的过程,考察了溶液的pH值、Rh B的初始质量浓度、温度等因素对吸附的影响.结果表明:CuFe2O4/MAC磁性复合材料可有效吸附去除Rh B,其吸附过程适合准二级动力学模型及吸附等温线符合Freundlich模型,饱和吸附容量为73.54 mg/g.CuFe2O4/MAC磁性复合材料具有较好吸附性能和磁响应性,易于分离回收,可作为一种有效去除水体污染物的吸附材料.

用于高效的氧还原反应MoF衍生的Co-N-C复合材料

王春玲;刘肖杰

2019, 48(6): 1158-1162.

摘要 ( 13 )

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金属有机框架化合物及其衍生物具有优越的电性能,因为有望替代贵金属而受到广泛的关注.本文通过简单的方法制备Co-N-C复合材料,即在MOFs生长中引入Co2+,然后将其前驱体进行煅烧.Co-N-C复合材料表现出较大的比表面积和高活性点,在0.1 KOH条件下,电化学分析Co-N-C复合材料半波电位0.71 V.另外,Co-N-C材料在碱性环境表现出优良的稳定性和抗甲醇中毒.

壳聚糖/氧化石墨/SiO2薄膜的制备及吸附性能

高奕红;王珊;邓玲娟;马占营;范广;来鑫

2019, 48(6): 1163-1171.

摘要 ( 4 )

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用溶胶凝胶法制备了两种壳聚糖/氧化石墨/SiO2膜(壳聚糖和正硅酸乙酯的质量比分别为接近于1和小于1,且加入氧化石墨的量相同).通过红外光谱、X-射线衍射、差示扫描量热、扫描电镜对产物进行了表征.测定了膜的溶胀度、含水量和交联度.用甲基橙水溶液模拟工业染料废水,通过反应时间、浓度、酸碱性、温度的影响来讨论两种壳聚糖/氧化石墨/SiO2的吸附性能大小,得出壳聚糖与正硅酸乙酯的质量比接近1的吸附性能优于质量比小于1的,在25℃,甲基橙溶液浓度为20 mg/L,pH值为3,吸附90 min时可达到吸附平衡,且吸附量为110.29 mg/g,吸附符合Langmuir吸附模型和拟二级动力学模型.

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