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2018年 第47卷 第12期
刊出日期：2018-12-15

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高压辅助法制备红外非线性AgGaGe5Se12、AgGaGeS4晶体

马佳仁;黄昌保;倪友保;吴海信;王振友

2018, 47(12):  2423-2428. 

摘要 ( 16 )   PDF (1630KB) ( 14 )  

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AgGaGe5 Se12、AgGaGeS4非线性晶体在中远红外激光具有良好的应用前景.合成高纯多晶是制备可器件化单晶元件的关键.但S、Se易挥发、高温下饱和蒸气压高,易导致石英坩埚的爆炸,组分偏离化学计量比.为此,本文采用一种新型的高压辅助法合成出大尺寸高纯的多晶原料,解决了石英坩埚爆炸和组份偏离问题,并在此基础上进行了单晶的生长过程.多晶X射线粉末衍射测试结果与模拟图谱或者标准PDF卡片一致;X射线荧光光谱分析得到各元素百分含量非常接近化学计量比,AgGaGe5 Se12中Ag、Ga、Ge、Se各占7.86;、5.08;、23.80;、63.26;,AgGaGeS4中Ag、Ga、Ge、S各占28.22;、18.24;、19.52;、34.02;;单晶透过率测试得到AgGaGe5 Se12、AgGaGeS4透过率分别为60;、70;,证明此方法制备的AgGaGe5 Se12、AgGaGeS4晶体性能优良,展现了该方法在多晶合成的应用潜力.

基于响应面法的直拉硅单晶生长工艺参数优化方法

张晶;潘亚妮;刘丁;牟伟明

2018, 47(12):  2429-2435. 

摘要 ( 31 )   PDF (1834KB) ( 33 )  

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在直拉法制备硅单晶的过程中,要得到优质的晶体必须建立合理的温度分布,而单晶炉内热场的分布与工艺参数的设定密切相关.其中以晶体转速、坩埚转速和拉速等三个工艺参数对热场分布的影响尤为显著.为了确定最佳热场分布下晶转、埚转及拉速的设定值,本文采用响应面算法通过方程拟合、回归分析等步骤求解这三个工艺参量与温度梯度之间的最佳函数模型,并在该模型下同时对这三个工艺参量进行优化分析,且通过仿真实验和拉晶实验表明该方法的有效性.

硼酸钾钙晶体的脱水动力学研究

毕颖;王国胜

2018, 47(12):  2436-2440. 

摘要 ( 13 )   PDF (1267KB) ( 12 )  

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采用水溶液法制备了形貌规整,大小均匀的水合硼酸钾钙(K2Ca[B4O5(OH)4]2·8H2O)晶体.采用TG,DTA和DSC同步热分析测试技术,在空气气氛,线性升温条件下,对硼酸钾钙晶体进行脱水过程及其动力学研究,运用Doyle-Ozawa法和Kissinger法计算动力学参数,得出硼酸钾钙晶体的脱水动力学模型.

金属前驱体摩尔比对CZTS纳米晶微结构的影响

夏冬林;郭锦华;李云峰

2018, 47(12):  2441-2445. 

摘要 ( 8 )   PDF (1562KB) ( 15 )  

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采用热注入法制备Cu2 ZnSnS4(CZTS)纳米晶,研究了金属前驱体摩尔比对所制备的CZTS纳米晶的晶体结构、化学组分、形貌及光学性能的影响.实验结果表明:当Cu:(Zn+Sn)前驱体摩尔比在0.8:1～1:1范围变化时,所得到的产物为纯锌黄锡矿结构CZTS纳米晶.当Cu:(Zn+Sn)≤0.7:1时,产物的XRD图谱在(112)晶面衍射峰附近出现微弱的SnS杂峰.当Cu:(Zn+Sn)前驱体摩尔比从0.9:1变化为0.8:1时,纳米晶的形貌主要为球形,少量为多边形;当Cu:(Zn+Sn)前驱体摩尔比从0.7:1减小到0.6:1时,纳米晶的形貌主要有纺锤形及少量球形.所制备样品的光学带隙随着Cu:(Zn+Sn)前驱体摩尔比的减小而增大,其带隙宽度在1.44～1.56 eV之间变化.

采用超薄的GaAs光子晶体吸收层提高太阳能电池的吸收效率

姜澄溢;王贤明;刘浩楠;张富宝;万勇

2018, 47(12):  2446-2451. 

摘要 ( 13 )   PDF (1549KB) ( 29 )  

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本文提出了一种超薄的GaAs光子晶体吸收层结构.吸收层厚度只有0.2μm,太阳能电池的总厚度只有0.35μm.计算结果表明:当晶格常数T=0.46μm、上表面边长r=0.05μm、下表面边长R=0.1μm、高度为0.2μm时,吸收层的吸收效率较高.在300～700 nm波长范围内,该薄膜太阳能电池的吸收效率比吸收层不含光子晶体的电池提高了61.80;.所设计的薄膜电池结构在波长为300～700 nm、入射角为0°～70°范围内的吸收效率均在60;以上,满足太阳电池对宽频谱、广角度光吸收的要求.

氟化钇锂激光晶体生长与键合技术研究

韩剑锋;杨国利;杨宇;李兴旺;王军杰;王永国

2018, 47(12):  2452-2456. 

摘要 ( 21 )   PDF (2043KB) ( 62 )  

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采用密闭反应气氛电阻加热熔体提拉法与上称重自动控径技术生长稀土离子掺杂氟化钇锂系列(Re:YLF)激光晶体,通过优化热场设计,有效地解决了大尺寸YLF系列激光晶体生长过程中的开裂和直径控制起伏的问题,成功生长出了直径大于50 mm的YLF系列激光晶体,晶坯无晶界、基本无散射,光学均匀性良好.同时开展了YLF系列激光晶体热扩散键合技术研究,通过定向切割、轴向匹配和面形匹配光胶、构造高温度均匀性热键合温场,成功制备出了YLF键合激光晶体.

单层MoSe2-WSe2平面异质结的可控生长及表征

段智勇;颜元凯;顾杰;万茜;顾晓峰

2018, 47(12):  2457-2463. 

摘要 ( 10 )   PDF (2351KB) ( 13 )  

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二维(2D)材料由于其独特的性质和原子级厚度而受到了广泛的关注.尽管目前学术界与工业界已经成功地制备了具有不同光学和电学性质的单种2D材料,但是为了构建用于实际应用的更复杂的器件,必须开发用于制造2D异质结构的策略.在这里主要研究了单层二硒化钼(MoSe2)与二硒化钨(WSe2)平面异质结的生长,以水溶性钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)与钨酸铵((NH4)10W12O41)分别作为钼源与钨源,通过改进的一步生长法,并调控前驱体反应位置、含量与生长时间、温度等关键生长参数,采用化学气相沉积(CVD)法在SiO2/Si衬底上制备出平面异质结,并使用光学显微镜,拉曼光谱(RAMAN),光致发光光谱(PL),原子力显微镜(AFM),扫描电子显微镜(SEM)等,对异质结的样貌、物质组分、表面形貌、表面形态等进行表征.分析可见制备的异质结由单层硒化钼与硒化钨组成,且高度为0.8 nm.这种连续可控的方法具有很强的普适性,为其他多结异质结的制备开辟了道路.

PLD制备的籽晶层对ZnO纳米棒形貌及性能的影响

杨琴;罗胜耘;陈家荣

2018, 47(12):  2464-2468. 

摘要 ( 7 )   PDF (2594KB) ( 15 )  

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本文研究了脉冲激光沉积法(PLD)制备的不同籽晶层对水热生长ZnO纳米棒的形貌及发光性能的影响,通过比较得出,籽晶层是获得高度取向,排列有序的ZnO纳米棒的基础.电子回旋共振(ECR)氧等离子体参与沉积,有利于获得表面均匀且光滑平整的籽晶层,进而得到形貌及结晶质量较好的ZnO纳米棒.籽晶层的厚度不仅能够改变纳米棒的疏密程度,而且还能够改善纳米棒的取向性.通过调节籽晶层的退火温度可以调节纳米棒直径的大小,恰当的籽晶层退火温度也是获得形貌优良的ZnO纳米棒的一个关键因素.

水热温度对溶胶-凝胶-水热法合成锆钛酸钡钙纳米粉体的影响

陈歌;吉祥;王传彬;沈强;张联盟

2018, 47(12):  2469-2475. 

摘要 ( 10 )   PDF (2784KB) ( 15 )  

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针对传统固相反应或溶胶-凝胶制备锆钛酸钡钙(BCZT)粉体时易引入杂质、导致成分偏析和煅烧温度过高等问题,首次采用了溶胶-凝胶-水热法合成BCZT纳米粉体,重点研究了水热温度对合成粉体结构和形貌的影响.结果表明,在80～180℃的温度范围内,成功合成出物相较纯的BCZT纳米粉体,而且随着水热合成温度的升高,其结晶性提高,颗粒尺寸变大.基于XRD、FTIR、SEM、EDS、TEM和XPS的测试结果,确定了适宜的水热合成温度为180℃,远低于传统固相反应或溶胶-凝胶方法的制备温度.在此温度下,获得的BCZT粉体的平均粒径约为70 nm,粉体结晶性良好,成分和粒度均匀,化学计量比准确,并在室温下呈现出三方相与四方相共存的准同型相界(MPB)结构.

氮气在M-g-C3N4(M=Fe,Co,Ni)表面吸附的第一性原理研究

吕扬;李强;李晴;宋丽娟;胡绍争

2018, 47(12):  2476-2481. 

摘要 ( 6 )   PDF (1066KB) ( 13 )  

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利用第一性原理密度泛函理论方法计算研究了N2分子在M-g-C3 N4(M=Fe,Co,Ni)上的吸附,研究计算了M-g-C3 N4-N2(M=Fe,Co、Ni)构型的吸附能、结构参数以及电子性质.结果表明,N2分子可以吸附在M-g-C3 N4(M=Fe,Co,Ni)的金属上,并且延长了N≡N叁键键长.根据吸附后电子态密度的分析表明,过渡金属Fe、Co、Ni能很好的活化N2分子.同时,从差分电荷密度图上可以看出过渡金属Fe、Co、Ni与N2分子之间发生了电子的转移,电子由过渡金属Fe、Co、Ni转移到N2分子上.

多孔碳球/SiC纳米纤维/十八醇复合相变材料定型封装及其热性能研究

宿金栋;李士明;闫明伟;李斌;陈俊红;孙加林

2018, 47(12):  2482-2488. 

摘要 ( 10 )   PDF (1790KB) ( 13 )  

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以SiC纳米纤维为传热介质,在其表面采用原位生长的方法,均匀负载了多孔碳材料,从而制备了多孔碳球/SiC纳米纤维载体材料.然后以十八醇为相变芯材,通过物理吸附法制备了多孔碳球/SiC纳米纤维/十八醇复合相变材料,研究了不同相变芯材负载量的复合相变材料的储热性能与稳定性能.DSC检测表明,负载40wt;十八醇的复合相变材料的熔点和凝固点分别为58.16℃和52.25℃,熔化潜热为101.42 J/g;负载50wt;十八醇的复合相变材料的熔点和凝固点分别为58.01℃和51.93℃,熔化潜热为115.47 J/g.与十八醇相比,负载40wt;十八醇的复合相变材料的导热率提高了71;;负载50 wt;十八醇的复合相变材料的导热率提高了62;.该复合相变材料在循环使用300次后,其导热率基本保持相同,具有稳定性高;相变芯材封装安全性好,相变潜热大,具有非常优异的应用性能.

物理所等在钠离子电池正极材料研究中取得进展

2018, 47(12):  2488. 

摘要 ( 15 )   PDF (756KB) ( 33 )  

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浸渍吸附法制备Ag-SiO2纳米复合抗菌材料的条件优化

万佶芃;胡艳玲;唐晓宁;张彬;李艺景;雷荣杰

2018, 47(12):  2489-2497. 

摘要 ( 27 )   PDF (2008KB) ( 10 )  

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运用浸渍吸附法制备了纳米级单分散Ag-SiO2无机复合抗菌材料,结合响应曲面方法,考察了Ag+浓度、反应时间和氨水添加量等因素对材料抗菌率的影响,考虑到材料制备成本,变色控制等多方面因素,选取了最优制备条件,实验结果表明:Ag+浓度为5.9×10-4 mol·L-1,氨水添加量为4.1 mL,反应时间为5.2 h时,材料有最佳的经济效益和抗菌性能,抗菌率达到91.7;.通过TEM、XRD、ICP和BET方法对材料的结构进行表征,结果表明:载体SiO2微球为无定形态;Ag-SiO2抗菌材料微球具有良好的分散性和稳定性,粒径尺寸均匀;Ag+成功负载于SiO2微球表面,负载量为8.10 mg·kg-1.

Mn掺杂ZnO的制备、表征及光催化性能

潘会;胡轶;兀晓文;苏巧红

2018, 47(12):  2498-2503. 

摘要 ( 24 )   PDF (1569KB) ( 14 )  

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采用水热法制备不同Mn掺杂浓度的Zn1-x Mnx O(0.00≤x≤0.08)材料,采用XRD、UV-vis、PL和SEM对样品的结构和光学性质进行表征与分析,并以亚甲基蓝溶液为模拟污染物,评价了Zn1-x Mnx O材料的光催化性能,考察了Mn的掺杂浓度对ZnO的结构、光学性质和光催化性能的影响.结果显示,所有的Zn1-x Mnx O样品都具有单一的六方纤锌矿结构,未有新相生成.Mn掺杂增强了ZnO的可见光响应,提高了其光生电子-空穴对的分离效率.此外,与纯ZnO相比,Zn1-x Mnx O材料表现出更高的光催化性能,其中,Zn0.96 Mn0.04 O样品的光催化活性最佳,其经过30 min光照后,降解率达到97.0;.

《人工晶体学报》征稿简则

2018, 47(12):  2503. 

摘要 ( 23 )   PDF (754KB) ( 5 )  

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核壳结构的LSCF-GDC复合阴极的合成研究

石纪军;孙良良;罗凌虹;丁敏琪;肖玉华

2018, 47(12):  2504-2508. 

摘要 ( 9 )   PDF (1852KB) ( 13 )  

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采用静电纺丝技术制备结构均一的LSCF纤维,再利用溶胶法在纤维表面包裹一层GDC纳米粉体,构建核壳结构的LSCF-GDC复合阴极.运用DTA-TG、XRD、SEM、EDS和电化学工作站等测试手段分别对静电纺丝纤维的热性能、物相组成、粉体及单电池的形貌、阴极成分和单电池的电性能等进行了表征.研究结果表明,通过静电纺丝法可以制备纳米级LSCF纤维.该纤维经过800℃烧结后,形成直径在150～200 nm长度超过100μm的LSCF纤维.以Ce(NO3)3·6H2O、Gd(NO3)3·6H2O溶胶作为原料,与LSCF混合可以制备具有核壳结构的LSCF-GDC复合材料.该材料与通过涂刷烧结的方式可以在GDC//GDC+NiO半电池表面制备具有纤维结构的多孔阴极.制备后的电池为LSCF-GDC//GDC//GDC+NiO结构,该单电池在700℃下,以H2为燃料,空气为氧化气的最大功率密度为0.64 W/cm2,极化阻抗为0.04Ω·cm2.

Ag修饰纳米氧化锌的制备及光催化活性分析

孙悦;王超越;王宏浩;耿忠兴;任铁强;王绍猛;薛丽

2018, 47(12):  2509-2514. 

摘要 ( 7 )   PDF (1065KB) ( 14 )  

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以二水合醋酸锌和一缩二乙二醇为原料,在非水体系中超声辅助获得纳米氧化锌光催化剂.采用亚甲基蓝水溶液为模拟研究对象,结合羟基自由基(·OH)清除剂叔丁醇、超氧自由基抑制剂(O·-2)对苯醌以及光催化助剂H2 O2,分析了纳米氧化锌光催化降解亚甲基蓝体系中活性氧物种主要有·OH和O·-2.同时,对氧化锌进行了银修饰研究,结果表明:金属Ag单质均匀分散于ZnO基底表面,修饰后的样品光响应范围拓宽至可见光区,Ag修饰提高了光生空穴和电子的分离效率,改善了催化剂的光催化性能.

造孔剂及烧结温度对堇青石支撑体性能的影响

程敏;田蒙奎;陶文亮;李龙江;颜婷珪;袁艳婷

2018, 47(12):  2515-2521. 

摘要 ( 5 )   PDF (1658KB) ( 17 )  

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以人工合成堇青石粉为原料,使用碳粉、淀粉、聚苯乙烯微球为造孔剂,采用挤压成型和固态粒子烧结法制备多孔堇青石陶瓷支撑体.研究了造孔剂种类、用量及烧结温度对支撑体开孔率、抗压强度、空气渗透速率等性能的影响,并用XRD和SEM分析了不同造孔剂对样品的物相组成及断面形貌的影响.研究结果表明:添加造孔剂不会改变试样的物相组成,但对试样的基本性能影响显著,其中添加聚苯乙烯微球的试样开孔率最大,微孔间连通性最好,造孔效果最好;烧结温度能使材料致密化,可以有效提高抗压强度,当温度为1300℃、添加10;的聚苯乙烯微球时制备出的支撑体性能最优.此时开孔率为53.81;,抗压强度为8.36 MPa,空气渗透速率为5.99 m3·h-1·Pa-1·m-2,耐碱腐蚀率为99.97;.

热熔还原法制备超硬复合相氮化碳及其工艺探索

廖和杰;吉钰纯;王吉林;郑国源;龙飞;周炳;邹正光

2018, 47(12):  2522-2526. 

摘要 ( 3 )   PDF (3874KB) ( 12 )  

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本文采用热熔还原法,以聚氯乙烯、氯化铵、氧化铁为原料制备复合超硬相氮化碳(α/β-C3 N4).采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征.在此基础上分析了不同温度和原料配比下合成复合相C3 N4的物相组成及形貌变化.结果表明样品形貌随着原料配比的不同在颗粒、棒状、纳米线之间转变.当C、N和Fe之间摩尔比为3:4:0.4时,所制备出的样品呈纳米线状,纳米线的直径约为15 nm,结晶性良好.而在其它配比下,只能获得棒状或颗粒状α/β复合相C3 N4.

Al2O3·nSiO2-mH3PO4磷酸基地质聚合物的制备与结构表征

何流;马雪;李良锋;王爱国;王燕

2018, 47(12):  2527-2533. 

摘要 ( 4 )   PDF (3265KB) ( 14 )  

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通过磷酸激发高纯铝硅酸盐前驱体制备化学成分可控的磷酸基地质聚合物(HPG,Al2 O3·nSiO2-mH3 PO4).此方法可以精确地模拟以铝硅酸盐为基础的胶凝材料的化学性质,阐明原料中不同Al/P、Al/Si比对HPG结构的影响.利用FT-IR、XRD、FSEM-EDX等测试对其化学键、物相组成及微观形貌进行分析,探究了HPG的结构变化规律.结果表明:随着n(H3PO4)/n(Al2O3)比例增大,HPG试样抗压强度先增加后降低;n(H3PO4)/n(Al2O3)=1时,试样达到最大抗压强度,试样结构均匀且致密;随着磷酸用量增加,即n(H3PO4)/n(Al2O3)>1,产物由一种均匀凝胶体转变为高硅凝胶和高磷铝凝胶相互填充的多相凝胶体,且两种凝胶相界面之间存在明显间隙;在HPG的溶蚀-聚合反应过程中,粉体中的Al-O是重要的活性基团,Al-O的相对含量的增加有利于提高HPG的抗压强度.

两个基于三氰构筑单元三核氰基簇合物的合成、结构与磁性研究

磨清;董大朋;赵海燕;于乃森

2018, 47(12):  2534-2539. 

摘要 ( 26 )   PDF (1129KB) ( 12 )  

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在咪唑(im)或者三乙烯四胺(tetraen)存在的条件下,反应Bu4N[Fe(Tp)(CN)3]和(Bu4N)[(Tp*)Fe(CN)3](Tp=Tris(pyrazolyl)hydroborate,Tp*=hydridotris(3,5-dimethylpyrazol-1yl)borate)三氰基前驱物与Ni(ClO4)2·6H2O得到两个新型的氰基桥联{Fe2Ni}异金属三核簇合物{[Fe(Tp)(CN)3]2[Ni(im)4]}(1)和{[Fe(Tp*)(CN)3]2[Ni(tetraen)]}·12H2O(2).采用X射线单晶衍射法确定分子结构.在这两个晶体中,每个FeI I离子与三个氰基碳原子以及Tp(或者Tp*)阴离子中的三个氮原子配位.而每个Ni I离子与两个氰基氮原子以及来自四分子咪唑或者一分子三乙烯四胺分子中的四个氮原子配位,这些Ni I离子通过三氰基构筑单元相连接形成两个{Fe2Ni}三核簇合物.磁性测试表明,在晶体1和2中的低自旋FeI I(S=1/2)离子和高自旋NiI(S=1)离子间存在强烈的链内铁磁性相互作用.

0.6(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.4(Bi0.1Sr0.9)TiO3无铅压电陶瓷的铁电性和阻抗谱研究

何强;赵奉昕;苏文发;张轩;钟泽奎;吴文娟

2018, 47(12):  2540-2546. 

摘要 ( 20 )   PDF (1217KB) ( 13 )  

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采用传统固相法制备了0.6(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.4(Bi0.1Sr0.9)TiO3陶瓷(即6BNT-4BST-9),研究了其相结构、铁电性能和储能特性;且利用复阻抗谱和电模量谱分析了其电性能.结果表明:(1)6BNT-4BST-9陶瓷在室温时具有三方和四方共存的相结构;P-E回线和S-E曲线分析表明陶瓷中由非极性四方相占据主导.(2)6BNT-4BST-9陶瓷具有较大Pmax～18.2μC/cm2,和较小的Pr～1.0μC/cm2;它在低场下的储能特性为W1=0.313 J/cm3,η=85.3;(@40kV/cm).(3)M″-f和(-Z″)-f曲线在同一位置的特征峰表明对于6BNT-4BST-9陶瓷只有一种材料微区对电性能起主导.6BNT-4BST-9陶瓷具有负温度系数的电阻-温度特性;根据Arrhenius Law计算的激活能Ea=1.48 eV,表明该陶瓷具有电子导电特征.

黏土矿物-十六烷基三甲基氯化铵作用机理及其结构

程宏飞;贾晓辉;豪日娃;刘庆贺;刘文超

2018, 47(12):  2547-2554. 

摘要 ( 29 )   PDF (2547KB) ( 19 )  

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黏土矿物有机插层复合物作为重要的功能材料现已被广泛应用于吸附、化工和环保等众多领域.采用插层法将十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)插入到黏土矿物高岭石、钠基蒙脱石和蛭石层间,利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)及扫描电镜(SEM)等表征方法对插层复合物的作用机理及结构进行研究.结果表明:高岭石在经过多次"替代"插层后,层间氢键被破坏,层间作用力减弱,CTAC分子进入其层间,这引起高岭石片层由于层间的束缚力释放形成卷曲形貌.蒙脱石与蛭石以离子交换的形式与CTAC分子发生反应,该过程尚未对它们的形貌产生明显影响.此外,进一步建立了黏土矿物-CTAC插层复合物的结构模型,提出CTAC分子在高岭石和蒙脱石层间分别以35°和32°的夹角双层斜立,在蛭石层间以44°的夹角单层斜立.

Al2O3透明陶瓷烧结动力学分析研究

张笑;梁森

2018, 47(12):  2555-2560. 

摘要 ( 56 )   PDF (961KB) ( 36 )  

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研究了氢气氛、真空烧结条件下制备的氧化铝透明陶瓷的烧结致密化过程及烧结动力学.结果表明:由Johnson烧结模型计算得到材料在不同烧结条件下的烧结激活能,真空快速烧结下的烧结激活能和晶粒生长激活能显著低于氢气氛条件下的激活能值,且在致密化同时晶粒不断长大,扩散控制机制均为晶界扩散.真空快速烧结条件更有利于材料的烧结致密化,在较低温度短时间烧结得到高致密度材料.

以Ni/Al为助剂的TiB2-B4C陶瓷刀具制备及其切削钛合金性能研究

陈志伟;谭大旺;郭伟明;林华泰

2018, 47(12):  2561-2566. 

摘要 ( 22 )   PDF (2320KB) ( 13 )  

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以Ni/Al为助剂在1800℃热压烧结制备了Ni/Al含量分别为0vol;(TB)、5vol;(TBNA5)和10vol;(TBNA10)的TiB2-B4C刀具材料,研究了其致密化机理、显微结构、力学性能和切削削钛合金(Ti6Al4V)的性能.结果表明,5vol;Ni/Al助剂的引入将TiB2-B4 C的相对密度从80;提高到96;,所制备的TBNA5刀具的抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度分别为711 MPa、4.6 MPa·m1/2和22.7 GPa,Ni/Al助剂的引入显著改善了TiB2-B4 C陶瓷的致密化和抗弯强度,但是进一步增加Ni/Al助剂的含量(10vol;),将降低其抗弯强度和硬度.切削性能研究表明,与硬质合金刀具相比,TiB2-B4 C陶瓷刀具切削Ti6Al4V的初期磨损较快,但由于更好的高温性能,其后期磨损更慢,且磨损速率更加稳定,其主要磨损机理为粘结磨损和微崩刃,其中含5vol;Ni/Al助剂的TiB2-B4 C陶瓷刀具有相对较好的切削性能.

纳米洋葱碳的制备及其微波吸收特性研究

高泽宇;王佳玮;梁颖;张卫珂;杨艳青;张玉军

2018, 47(12):  2567-2572. 

摘要 ( 33 )   PDF (1560KB) ( 14 )  

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采用化学气相沉积法(CVD)制备了一种可应用于微波吸收材料的纳米洋葱碳(CNOs),通过酸洗-煅烧-磁选对其进行纯化处理.研究了样品形貌、物相组成、磁性能及其微波吸收特性.带有Fe-Ni核心的CNOs呈现出高度石墨化的碳层包覆金属核心的核壳结构,金属核心的存在提高了材料的复磁导率和阻抗匹配程度.模拟结果表明,微波吸收峰随着匹配厚度的增加逐渐向低频移动;当厚度为5.81 mm,频率为4.08 GHz处的最小反射损耗(RL)达到了-52.5 dB,且厚度在2 mm时,有效吸收带宽(RL<-10 dB)达到了3.36 GHz(11.92～15.28 GHz).这种优异的微波吸收特性表明CNOs有望在轻质高效吸波材料领域得到广泛应用.

溶剂热法制备双离子掺杂型(Cs,Rb)0.33WO3及其近红外光遮蔽性能

王宏刚;徐文艾;康利涛;陈长;贾兰;云山;梁伟;高彦峰

2018, 47(12):  2573-2581. 

摘要 ( 39 )   PDF (2690KB) ( 13 )  

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碱金属离子中,Cs+和Rb+具有相近的离子半径,电负性和氧化物晶格结构.采用溶剂热法制备Cs,Rb双离子共掺杂的钨青铜材料(Cs,Rb)0.33WO3,并系统研究了Cs/Rb摩尔比对材料微观结构和近红外遮蔽性能的影响.研究结果表明,不同Cs/Rb摩尔比样品均为六方相纳米棒.光学测量表明,所有样品均具有较高的可见光透过率(积分透过率65.8;),并可以实现良好的近红外遮蔽性能.其中,Cs/Rb摩尔比为1:2的共掺杂(Cs,Rb)0.33WO3具有最佳的近红外遮蔽性能,其红外光积分透过率仅为20.5;.

锆钛酸钡钙压电陶瓷的晶粒尺寸效应研究进展

张钱伟;蔡苇;何海峰;王凤起;徐瑞成

2018, 47(12):  2582-2587. 

摘要 ( 29 )   PDF (864KB) ( 13 )  

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锆钛酸钡钙无铅压电陶瓷具有可与锆钛酸铅媲美的压电性能,受到国内外广泛关注.晶粒尺寸是影响锆钛酸钡钙陶瓷电性能的重要因素,其晶粒尺寸效应已成为研究的热点.为此,综述了粉体制备方法、烧结方法、烧结温度和保温时间对锆钛酸钡钙陶瓷的晶粒尺寸及其电性能的影响,并提出了研究中亟待解决的问题.

含异主族金属硫属化合物(1,2-dap)2InAsSeS3的溶剂热合成及晶体结构

陈娟;杜翠霞;白音孟和

2018, 47(12):  2588-2592. 

摘要 ( 29 )   PDF (975KB) ( 12 )  

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采用溶剂热合成法合成含有异主族金属的硫属化合物(1,2-dap)2InAsSeS3(1,2-dap:1,2-丙二胺),且该化合物同时含有两种硫族元素.本文对该化合物进行单晶X-射线衍射分析、粉末X射线衍射(XRD)、红外光谱分析(IR)、差热-热重(TG-DSC)分析等表征.单晶X-射线衍射分析表明该化合物属于四方晶系,空间群为P42bc,a=1.41178(12)nm,b=1.41178(12)nm,c=1.6220(4)nm,Z=8.标题化合物为零维簇状结构,是由AsS2(S/Se)2四面体与InS(S/Se)N4八面体通过共边连接形成.

纳米分散颗粒Li1.2Ni0.2Mn0.6O2材料的制备及性能

廖启军;向延鸿;段文杰;吴贤文;何则强;熊利芝

2018, 47(12):  2593-2598. 

摘要 ( 29 )   PDF (1493KB) ( 12 )  

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以乙酸盐和一水合柠檬酸为原料,采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池纳米级富锂锰基正极材料Li1.2 Ni0.2 Mn0.6 O2.X射线衍射(XRD)结果显示所得产物为结晶度良好、离子混排程度低的纯相结构材料;扫描电镜(SEM)结果显示所得材料为纳米颗粒(颗粒直径均在300 nm以内),且具有圆形或者正六边形形状结构,表面光滑,粒度分布均匀.研究了高温焙烧温度对Li1.2 Ni0.2 Mn0.6 O2材料结构形貌及电化学性能的影响,重点探讨了结构形貌对电化学性能的影响规律.实验结果表明:当焙烧温度为850℃和900℃时,材料的形貌结构更好,电化学性能更为理想.

N2流量对脉冲溅射CrNx薄膜结构和耐蚀性的影响

鲁媛媛;丁旭;罗甲文;吴坤尧

2018, 47(12):  2599-2603. 

摘要 ( 19 )   PDF (1866KB) ( 14 )  

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采用脉冲磁控溅射法在不同氮气流量下制备出CrNx薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电化学工作站对薄膜进行了系统分析,以研究氮气流量对其微观结构和耐蚀性的影响规律.结果表明:氮气流量较低时,薄膜的物相为Cr2 N+CrN的复合相,当氮气流量增加至150 sccm,物相转变为CrN单相;表面和截面形貌照片显示,随着氮气流量的增多,薄膜的表面粗糙度逐渐减小、致密度也得到改善.物相的变化和致密度的改善,使得腐蚀电流密度随氮气流量的增加而降低,即腐蚀速度逐渐减小,当氮气流量为150 sccm时薄膜表现出最好的耐蚀性.

FeYO3/Y2O3:1;Eu3+,1;Tb3+粉体的制备及其磁性研究

赵文武;郝斌;吴爱兵;刘剑;曹玉霞

2018, 47(12):  2604-2609. 

摘要 ( 18 )   PDF (1407KB) ( 13 )  

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以FeCl2和KOH为原料采用水热法制备Fe3 O4粉体,然后以氧化钇、氧化铕和氧化铽为原料制备Eu3+,Tb3+共掺杂的Y2 O3荧光粉体,并通过XRD对粉体的物相结构进行分析;然后以三聚氰胺以及所制备的Fe3 O4和Y2 O3:Eu3+,Tb3+粉体为原料,采用微波烧结法在Ar气氛下制备FeYO3/Y2 O3:1;Eu3+,1;Tb3+粉体,并对其磁学性能进行了研究.研究结果表明:当Fe3 O4,Y2 O3:1;Eu3+,1;Tb3+和三聚氰胺比例为1:3:4时,所制备的FeYO3/Y2 O3:1;Eu3+,1;Tb3+粉体的磁力饱和强度为12.299 emu·g-1,磁力最强.

量子点材料的制备及应用研究进展

赵辰;张哲娟;郭俊;胡强;孙卓;朴贤卿

2018, 47(12):  2610-2618. 

摘要 ( 24 )   PDF (1259KB) ( 34 )  

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量子点具有发光效率高,光、热及化学稳定性好,简单的加工和成膜的特点,因此在各种光电器件方面具有广泛的应用前景,使其成为当今研究的热点.本论文从量子点的制备方法入手,全面综述了不同体系量子点的制备工艺及研究进展,重点分析了核壳量子点材料体系与制备手段对量子点生长机制、发光原理与性能提高的影响,总结了光电器件用量子点材料最佳材料体系和制备方法.通过国内外量子点材料和器件应用的研究进展对比分析,综合分析了高效量子点绿色制备与绿色应用的关键技术和面临的挑战,结合量子点在光电、催化、安全、生物等领域的应用,对其技术发展前景进行了展望.

SrMoO4:Eu3+红色荧光粉的制备及发光性能研究

张鹏;周恩毅

2018, 47(12):  2619-2623. 

摘要 ( 4 )   PDF (1267KB) ( 12 )  

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采用微波法合成了SrMoO4:Eu3+红色荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、场发射环境扫描电镜(FSEM)、荧光光谱(PL)等研究了该荧光粉的晶体结构、表观形貌及发光性能.结果表明,SrMoO4:Eu3+为类球形的纯相结构,激发峰为290 nm,396 nm及464 nm,发射峰为617 nm呈现良好的红光发射,可与蓝光LED芯片匹配.SrMoO4:Eu3+红色荧光粉可以被蓝光LED有效激发产生红光,是一种优异的YAG:Ce3+黄色荧光粉的红光补偿粉.

第一性原理研究二维GaN的电子结构和光学性能

张陆;任达华;谭兴毅;钱楷

2018, 47(12):  2624-2631. 

摘要 ( 16 )   PDF (1506KB) ( 24 )  

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二维GaN是一种性能优良的半导体光电材料,用途广泛.因此,基于密度泛函理论采用广义梯度近似方法系统研究单层、双层和三层二维GaN的电子结构和光学性质,并与三维GaN体材料进行比较.结果表明:随着维数的降低,二维GaN的能带变宽,各能级的能量值起伏变大;不同于三维GaN,二维GaN量子尺寸效应明显,N的2s态和2p态相互作用增强,出现能带重叠,呈现较好的导电特性;分析费米能级发现导带底附近存在明显表面态,这是因为Ga的4s电子态的贡献;随着二维GaN层数的增加,对紫外光的反射特性越来越好,在特定的能量范围内,二维GaN的能量损失为零.由此可知,研究二维GaN的电子结构和光学性质有助于二维GaN在纳米光电器件中的应用.

一种计算层状声子晶体弹性波带结构的无网格弱形式RBF方法

王杨杨;闫志忠

2018, 47(12):  2632-2642. 

摘要 ( 7 )   PDF (1134KB) ( 15 )  

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本文提出了一种基于紧致径向基函数(RBF)的无网格局部弱形式方法来计算层状声子晶体的能带结构.位移函数由一组径向基函数表示,利用变分原理,考虑周期边界条件,导出了单位单元RBF方法的一般形式.通过求解矩阵特征值问题可以得到能带结构.用有限元法对新的弱形式RBF方法进行了验证.对于不同的声阻抗比和长度比,通过数值算例进行讨论,显示所提出的弱形式RBF方法与有限元和强格式RBF方法相比计算层状声子晶体的能带结构的效率.

水热法镧掺杂铁酸锌的制备及表征

丁凤;何飞超;钟洪彬;吴腾宴

2018, 47(12):  2643-2647. 

摘要 ( 7 )   PDF (1139KB) ( 19 )  

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以FeCl3·6H2O、La(NO3)3·6H2O和Zn(Ac)2为原料,通过水热法制备ZnLa0.2Fe1.8O4纳米颗粒.主要探讨水热反应时间和pH,并通过X射线仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和振动磁强计(VSM)等仪器对材料的结构及磁学性能进行了研究,结果表明:水热反应温度180℃,反应8 h,pH值为10时,制备出ZnLa0.2 Fe1.8 O4样品具有完整尖晶石结构且无中间产物产生,水热保温时间的延长对ZnLa0.2Fe1.8O4饱和磁强度(Ms)影响不大.

烧结温度对煤系高岭土制备堇青石陶瓷的影响

王时晨;胡永莉;王展志;张银凤;徐晓虹;陆成龙;吴建锋;张乾坤

2018, 47(12):  2648-2654. 

摘要 ( 9 )   PDF (1910KB) ( 20 )  

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我国的煤系高岭土具有明显的资源优势,应对其进行充分地研究和合理地应用,以缓和优质高岭土资源枯竭的燃眉之急.以鄂尔多斯煤系高岭土、鄂尔多斯滑石、工业氧化铝为原料,通过反应烧结一步合成堇青石,探讨了堇青石合成温度范围,以拓宽该煤系高岭土的应用范围.通过高温显微镜观察堇青石试样的合成温度范围为1400～1420℃.经1420℃合成的堇青石试样的吸水率为16.11;,显气孔率为28.44;,体积密度为1.77 g/cm3,径向烧成收缩为1.77;,厚度烧成收缩为4.80;,抗折强度为43.56 MPa.镁铝尖晶石是合成堇青石的重要中间产物,适当提高烧结温度可以促进镁铝尖晶石相向堇青石相转变,有利于堇青石晶粒的生长与发育.烧结温度的变化是堇青石晶粒发生变化的原因,同时导致液相量的变化,最终影响堇青石试样显微结构和烧结性能.

微波水热法制备Al2O3包覆Al复合粉体的研究

徐明晗;鞠银燕;邓茹心;富伟;陈清宇;张汪年

2018, 47(12):  2655-2658. 

摘要 ( 3 )   PDF (1344KB) ( 12 )  

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用微波水热辅助沉淀法制得氧化铝前驱体/铝复合粉体,再经过1000℃煅烧2 h得到氧化铝/铝复合粉体,用XRD、SEM和EDS对粉体进行了表征.研究表明:相比普通水热法,微波水热法制备时间短,制得的前驱体水合氧化铝结晶度更好.当微波水热反应pH=11、反应时间为120 min、硝酸铝浓度为1 mol/L时,前驱体水合氧化铝的结晶度和煅烧后氧化铝对铝粉的包覆效果均达到最佳.

减压扩散高阻密栅技术应用研究

汪已琳;任哲;赵志然;张威

2018, 47(12):  2659-2662. 

摘要 ( 6 )   PDF (1076KB) ( 13 )  

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本文对减压扩散机理及高阻密栅技术作了详细的分析,并就设备及工艺方面的关键技术进行了阐述,最后对减压扩散高方阻工艺及密栅匹配技术电池效率进行了对比分析,有以下结论:(1)减压扩散在工艺优化后,方阻均匀性得到大幅改善,达到3;以内.(2)减压扩散电池效率完全可达到常规产线的水平,且在高阻密栅方面更有优势,可有效提升太阳电池效率.

C、N共掺锐钛矿TiO2的缺陷形成能和能带结构分析

赵林;谢艳招;陈日华;刁勇

2018, 47(12):  2663-2668. 

摘要 ( 8 )   PDF (1623KB) ( 16 )  

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通过基于密度泛函理论的第一性原理,计算了非金属C、N共掺杂TiO2的缺陷形成能和能带结构,并与实验研究结果进行了比较.研究结果显示,C、N分别取代Ti、O掺杂形式的缺陷形成能高于C、N均取代O掺杂形式,C、N共掺时,C、N分别取代Ti、O更易实现;与纯锐钛矿相TiO2相比,C单掺、N单掺及C、N共掺均能减小TiO2的禁带宽度,但共掺体系比单掺体系的禁带宽度窄化程度更高;共掺模式比单掺模式更有利于TiO2可见光响应能力及可见光催化活性的提高.

钙钛矿太阳能电池中ZnO电子传输层应用进展

王传坤;张星;唐颖;马恒

2018, 47(12):  2669-2674. 

摘要 ( 4 )   PDF (1097KB) ( 14 )  

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ZnO材料作为一种n型无机半导体材料,ZnO具有优异的电子传输特性、较高的透光性、高导电率、常温制备等优点,是钙钛矿太阳能电池中常见的电子传输层材料.本文简单的介绍ZnO的制备方法,详细的介绍了ZnO薄膜在钙钛矿太阳能电池中的应用.