Nd_Mn离子掺杂对铁氧体LaFeO_3的结构和性能影响

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Nd^3+掺杂对尖晶石型镍铁氧体吸波性能的影响

Nd^3+掺杂对尖晶石型镍铁氧体吸波性能的影响

t h i c ne k s s , mi c r o wa v e a b s o r p t i o n o f t h e ma t e r i a l wa s s t u d i e d . T h e r e s u l t s h o ws ha t t t h e a n n e a l i n g t e mp e r a t u r e s h o u l d b e h i g h e r ha t n I O 0 0 ̄ C a n d Nd ”一 d o p e d t n i c k e l s p i n e l f e r r i t e i s p r e p a r e d wh e n t h e d o p i n g a mo u n t o f Nd ”i s r e d u c e d t o 0 . 0 4 I t i s f o u n d ha t t he t a mo u n t o f Nd d o p a n t c o u l d a fe c t he t e l e c t r o ma g n e t i c p ra a me t e r s a n d mi c r o wa v e a b s o r b i n g
中图分类号 :T M2 5 ; T M2 7 7 . 1 文献标识码 :A 文章编号:1 0 0 1 . 3 8 3 0 ( 2 0 1 3 ) 0 5 . 0 0 1 9 . 0 4
I n f l ue nc e o f Nd3 +do pa nt on t he mi c r o wa v e a bs o r bi ng
pr o pe r t i e s o f ni c ke l s pi ne l f e r r i t e

金属离子掺杂对LaFeO3光催化性能的影响

金属离子掺杂对LaFeO3光催化性能的影响
合成 产 物 进 行表 征 。结 果 显 示 , i 杂 的 LF 0 L掺 a e 3晶 体 粉 末 比 纯 L F O a e 3具 有 更 强 的 光 催 化 性 , X=0 0 .3的 掺 杂 效 果 比 较 好 。 - Lo FO3 合 氧化 物 是 甲基 蓝 光 催 化 降解 和工 业 污 水处 理 的高 效 光 催化 剂 。 9i e 复 7 m
李阿丹 , 侯 莉
( 山大学 环境 与化学工程 学 院 , 燕 河北秦 皇 岛, 6 0 4 0 60 )
摘 要 : 采用溶胶. 凝胶法制 L 1 i e 3z=000,.500 ,. ) a …L FO ( ,. 00 ,.701 纳米 晶体粉末 , X D T M ,v vsI S S 3 0 用 R , E u . i R, 对 , P
L e 3 i O 催化剂 对水溶 性染 料 光催 化 脱 色 的影 响 和 F
对含有 机物污 水光降解 能力 的影响 。
甲基 蓝 的光 催 化 降 解 。将 盛 有 l O O mg不 同掺
杂 比的光催 化剂 和 盛 有 5 mL 甲基 蓝 ( .2×1 0 98 0 o /) t lL 的锥 形瓶分 别 置 于振 荡 器上 , 振 荡条 件下 o 在
1 买 验 方 法
1 1 药 品和仪 器 .
用汞灯 照射 2 . h 静置 沉 降后离 心分 离 , , 测其 吸光度 ,
并按式 D = ( 一A) A0 A0 / 计算催 化剂对 甲基 蓝 的 试验用 主要 药 品有 硝 酸镧 、 酸 铁 、 氧化 锂 、 硝 氢 硝酸 钙 、 乙二 胺 、 甲基 蓝 、 柠檬 酸 , 为 试 剂级 化 学 均
改性研 究 主要 集 中在 以钙 为 主 的 碱 土 金 属来 取 代 L a和利 用过 渡 金属 来 取代 F e这两 方 面… , 用 碱 利 金属 u 作为 杂质来对 L F O 光催化 性 能进行 改 性 ae

Nb、K掺杂对BiFeO_3晶格结构、磁性和光学性质的影响

Nb、K掺杂对BiFeO_3晶格结构、磁性和光学性质的影响

Nb、K掺杂对BiFeO_3晶格结构、磁性和光学性质的影响BiFe O3是一种在室温条件下同时具有磁有序和铁电有序的多铁性材料,在自旋电子器件等器件制造方面,具有广泛的应用前景。

然而,由于BiFeO3的纯相样品制备难、漏电流较大和铁磁性太弱,使得BiFeO3难以进入实际应用。

研究表明,离子掺杂可以改善BiFeO3的磁学性能,但是,其物理机理,却还未完全弄清,导致说法不一。

本文利用溶胶凝胶发制备了Nb、K掺杂的BiFeO3纳米颗粒样品,并系统研究对BiFe O3的结构、磁性和光学性质的影响,主要方面如下:1)通过溶胶-凝胶法制备出无杂相的BiFe1-xNbxO3和Bi1-xKxFe1-xNbxO3样品,为研究异价离子掺杂BiFeO3的晶体结构、磁学和光学性质提供了有利的前提条件。

2)少量Nb掺杂使BiFeO3的晶格常数a、c,晶胞体积V和Fe-O-Fe键角发生微弱的变化,其中Fe-O 键长增大,Fe-Bi键长缩短,Fe-O6八面体的扭曲畸变基本保持不变。

同时Nb掺杂对纳米晶粒的尺寸会产生显著影响。

XPS显示掺杂样品中,Nb离子以+4价和+5价的形式共存。

Nb掺杂导致样品磁性增强,主要是由于样品晶粒的尺寸效应引起的。

紫外-可见吸收光谱显示禁带宽度随着Nb掺杂浓度x的增大而减小。

3)与Nb掺杂类似,Nb、K共掺杂使BiFeO3的晶格常数a、c,晶胞体积V和Fe-O-Fe键角发生微弱的变化,其中Fe-O键长增大,Fe-Bi键长缩短,Fe-O6八面体的扭曲畸变基本保持不变。

XPS显示掺杂样品中,因为Nb、K价态补偿,掺杂不会改变Fe2+和Fe3+的含量比。

对比K单掺杂Bi1-xKxFeO3样品的拉曼光谱可知,Nb掺杂是引起Bi-O键变化的主要原因。

Nb、K共掺杂导致样品磁性增强,不能简单地归因于样品晶粒尺寸变化,以掺杂离子为中心形成的束缚磁极化子可能是其磁性增强的主要原因。

MoO3掺杂对锰锌铁氧体显微结构与磁性能的影响

MoO3掺杂对锰锌铁氧体显微结构与磁性能的影响

研究·分析·实验MoO3掺杂对锰锌铁氧体显微结构与磁性能的影响宋久龙,陈文革,吴 丹(西安理工大学材料科学与工程学院,陕西西安 710048)摘 要:以Fe2O3、MnO、ZnO粉体为原料,采用固相烧结法,通过一次球磨,850℃预烧并掺杂,二次球磨,1200℃烧结最后压制成型制得不同MoO3掺杂量的锰锌铁氧体,运用SEM、XRD、VSM等手段研究该材料的组织与性能。

结果表明,无论是否掺杂MoO3,均生成了典型的尖晶石铁氧体相和Fe2O3相。

材料的饱和磁化强度和磁导率随掺杂量增加先增大后减小,矫顽力和剩余磁化强度先减小后增大。

表现为掺杂0.06wt% MoO3的锰锌铁氧块体组织最为致密,磁性能达到最优,矫顽力及剩余磁化强度最小,磁导率和饱和磁化强度最大。

关键词:锰锌铁氧体;MoO3掺杂;显微结构;磁性能中图分类号:TM277+.1 文献标识码:A 文章编号:1001-3830(2017)03-0010-04 Influences of MoO3 doping on the microstructure andmagnetic properties of MnZn ferrite materialsSONG Jiu-long, CHEN Wen-ge, WU DanSchool of Materials Science and Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, ChinaAbstract:In this paper, using Fe2O3, MnO, ZnO powder as raw material, MnZn Ferrite was prepared by solid phase sintering method, and characterized by SEM, X-ray diffraction, VSM etc. MnZn Ferrite was fabricated by first milling, pre-sintering at 850℃, doping, Secondary milling, sintering at 1200 ℃ and pressing. The experiment results show that whether MoO3 was doped or not, Mainly its metallographic structure consists of spinel ferrite and Fe2O3 phase. After doping MoO3, magnetic permeability and Saturation magnetization increases at first, then decreases with MoO3 content. But coercivity and residual magnetization decreases first and then increases with increasing the amount of MoO3 dopant. In addition, the sample has optimum microstructure and magnetic properties for MoO3 dopant of0.06wt%, which has minimal coercive force, residual magnetization and maximum permeability, saturationmagnetization.Key words: MnZn ferrite; MoO3 doping; microstructure; magnetic preperties1引言锰锌铁氧体作为常见的一种软磁材料,广泛应用于电子变压器、电感器、扼流圈等的磁芯,在清洁能源、LED照明、混合动力及电动汽车中具有重要应用[1]。

Nd掺杂对La0.7-xNdxSr0.3MnO3的结构及红外吸收谱和磁学性质的影响

Nd掺杂对La0.7-xNdxSr0.3MnO3的结构及红外吸收谱和磁学性质的影响

研 究 了 Nd的不 同掺 杂含量对 L ¨ S Mn 。的晶体结构 、 a r O 显微结 构及红 外吸 收性 质和磁 性质 的影 响.
1 实 验 方 法
采用 空气 中固相反应 烧结法 制备钙钛 矿多 晶样 品 L 。 - Nd S Mn ( a 7x r . O。z=0 0 0 ,. 0 0 1 , . ) ,. 5 0 1 ,. 5 0 2 .
品. x射 线衍 射 ( R ) 析 表 明 。 X D分 随着 钕 离 子 掺 杂 浓 度 的增 加 , 晶胞 体 积 逐 渐减 小 . 品表 面 形 貌 S M 图像 显 示 。 样 E 掺 杂 Nd的多 晶 样 品 的 晶粒 变 小 , 未 掺 杂 的 L S Mn 而 a r O。晶粒 最 大 . 外 吸 收 光 谱 测 量 显 示 , 品 在 54 红 样 7 ~ 6 2 m_范 围内 出现 了吸 收 峰 , 吸 收 峰 的位 置 随 掺 杂 N 0 _ c 且 d离 子 浓 度 的 增 加 向 低 频 方 向 偏 移 . 品 的 磁性 质 测 量 样 表 明 . 杂稀 土 离 子 的 半径 及 磁 矩 对 L 。 S。 Mn 磁 电 阻有 明显 的 影 响. 掺 a. r O。 .

直 是凝聚态 物理的研究 热点. 其是在 18 年 观察到庞磁 电阻效 应 以来 , 尤 99 使得该类 材料在 磁记 录 、 一电 磁
传感 器等方 面存 在着广 阔的应用前 景 , 引了众 多的从事物 理 、 吸 化学 以及材料 等领域 的理论 和实验工 作者 的 浓厚兴趣 , 成为 当今 材料研究 领域 的热点之一 [ ] 1. 。 2 O世纪 8 O年代 , u b r Grn eg和 F r 等发 现 F / r et eC 金属磁 性超 晶格 的 电阻率 随 磁场增 加 而下 降 , 引起 巨

硼酸根离子掺杂三元正极材料

硼酸根离子掺杂三元正极材料

硼酸根离子掺杂三元正极材料
硼酸根离子掺杂三元正极材料是一个很有前途的研究领域,这种材料可以用于高性能电池。

硼酸根离子作为三元正极材料的掺杂剂,具有以下几个优势:
1. 提高了材料的电导率:硼酸根离子具有较高的电导率,可以有效地提高三元正极材料的电导率,从而提高电池的充放电性能。

2. 改善了材料的结构稳定性:硼酸根离子可以与三元正极材料中的其他离子形成稳定的化学键,这有助于提高材料的结构稳定性,从而使其具有更长的使用寿命和更好的充放电性能。

3. 提高了材料的能量密度:通过调整硼酸根离子的掺杂量,可以优化三元正极材料的结构和性能,从而提高其能量密度,使其更适合于高功率电池的应用。

4. 降低了材料成本:硼酸根离子作为常见的化学原料,价格相对较低。

通过使用硼酸根离子作为掺杂剂,可以降低三元正极材料成本,从而降低电池成本。

总之,硼酸根离子掺杂三元正极材料是一个具有广泛应用前景的研究领域。

通过进一步的研究和优化,有望开发出更高性能、更低成本的电池材料,为可再生能源的发展和电动汽车的普及做出贡献。

不同掺杂离子对锰氧化物催化剂性能的影响

不同掺杂离子对锰氧化物催化剂性能的影响

不同掺杂离子对锰氧化物催化剂性能的影响掺杂离子对锰氧化物催化剂性能的影响近年来,催化剂已经成为了化学领域中一个极其重要的研究方向。

研究人员们一直在不断探索新的催化材料和催化剂的改进方法,以提高其催化性能和稳定性。

在这一领域中,掺杂离子对于催化剂的性能起着举足轻重的作用。

尤其是在锰氧化物催化剂中,不同的掺杂离子可以对催化剂的活性、选择性和稳定性产生显著影响。

首先,掺杂离子可以影响催化剂的晶体结构和表面性质。

锰氧化物在催化过程中常常以不同形式存在,如MnO2、MnO等。

掺杂离子的存在可以导致晶格的畸变和缺陷的形成,改变催化剂的晶体结构,从而影响其催化性能。

此外,掺杂离子还可以引起表面的电荷重分布,改变催化剂的电子状态和表面酸碱性质,进一步影响催化剂的活性和选择性。

其次,不同的掺杂离子对催化剂的氧化还原性能有着不同的影响。

在氧化还原反应中,锰氧化物催化剂常常要经历氧化态和还原态之间的转变。

不同的掺杂离子可以引入新的氧化态或还原态,提供额外的反应位点,增加反应通道,从而增强催化剂的氧化还原性能。

例如,过渡金属或稀土金属的掺杂可以引入新的d-轨道,增加电子传输的通道,提高锰氧化物催化剂的还原性能。

此外,掺杂离子的尺寸效应也是影响催化剂性能的重要因素。

尺寸效应是指掺杂离子与催化剂晶体中的锰离子之间的尺寸差异。

当掺杂离子的尺寸较小时,它很容易与锰氧化物晶体发生替代反应,嵌入到晶体中,并形成新的晶体结构。

这种新的晶体结构可能具有较高的比表面积和活性位点,从而提高催化剂的催化性能。

因此,尺寸效应也成为掺杂离子对锰氧化物催化剂性能影响的重要因素之一。

最后,掺杂离子还可以调控催化剂的稳定性。

锰氧化物催化剂在高温和高压的反应条件下常常会发生晶体的烧结和物相的转变,导致催化剂的失活。

掺杂离子的存在可以稳定锰氧化物晶体的结构,抑制晶粒的生长和物相的转变,提高催化剂的热稳定性和循环稳定性。

综上所述,掺杂离子对于锰氧化物催化剂性能的影响是多方面的。

NdFeO3、Sn掺杂SmFeO3纳米材料的制备及气敏性能的研究

NdFeO3、Sn掺杂SmFeO3纳米材料的制备及气敏性能的研究

NdFeO3、Sn掺杂SmFeO3纳米材料的制备及气敏性能的研究NdFeO3、Sn掺杂SmFeO3纳米材料的制备及气敏性能的研究近年来,气敏材料在诸多领域中得到广泛应用。

具有高灵敏度、快速响应和良好的稳定性的气敏材料对环境监测和工业生产控制起着重要的作用。

本文将介绍一种新型气敏材料NdFeO3、Sn掺杂SmFeO3纳米材料的制备方法,并研究其气敏性能。

NdFeO3是一种钙钛矿结构的氧化物材料,具有良好的氧离子导电性和气敏性能。

而Sn元素的掺杂可以进一步改善材料的气敏性能,增加其电子传导性能。

本研究中,我们采用固相法制备了NdFeO3和Sn掺杂SmFeO3纳米材料。

首先,将适量的Nd(NO3)3和Fe(NO3)3以摩尔比1:1混合,并加入煅烧助剂。

然后,在高温下将混合物进行煅烧,得到粉末状的NdFeO3。

接着,将适量的SnCl4添加到已制备的NdFeO3中,并进行混合和煅烧,得到含有Sn掺杂的SmFeO3纳米材料。

利用X射线衍射仪(XRD)对合成的纳米材料进行表征。

XRD结果显示合成的纳米材料为单相钙钛矿结构,并且晶格参数与文献中报道的相符。

扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)结果显示,纳米材料颗粒均匀分布,颗粒尺寸在30至50 nm之间。

对制备的NdFeO3和Sn掺杂SmFeO3纳米材料的气敏性能进行测试。

我们使用氢气和甲烷气体作为测试气体,分别将其暴露在纳米材料上,并测量其电阻变化。

结果表明,NdFeO3和Sn掺杂SmFeO3纳米材料对氢气和甲烷气体均表现出良好的气敏性能。

尤其是对于甲烷气体,Sn掺杂的SmFeO3纳米材料表现出更高的气敏响应。

进一步研究了气体浓度和工作温度对纳米材料的气敏性能的影响。

结果表明,随着气体浓度的增加,纳米材料的电阻变化逐渐增大,呈现出明显的浓度依赖性。

而在较高的工作温度下,纳米材料的气敏性能明显提高。

在本研究中,成功制备了NdFeO3和Sn掺杂SmFeO3纳米材料,并对其气敏性能进行了研究。

Mn、N共掺杂高活性ORR催化剂的合成

Mn、N共掺杂高活性ORR催化剂的合成

30).通过热重分析可知,MnPc 分子在 480 ℃下脱 H 形成悬空键而产生的分子间键合作用使其生长为 Mn-N-C/G-30
催化剂.通过 SEM、TEM、XRD 的形貌表征,表明合成 Mn-N-C/G-30 催化剂结构与前驱体酞菁锰完全不同,是一
种新型叶片状纳米材料,且具单晶结构,其晶格间距为 0.315 nm.通过 Raman 和 XPS 的结构表征,证明合成 Mn-
第 54 卷 第 11/tdxbz202006072
天津大学学报(自然科学与工程技术版) Journal of Tianjin University(Science and Technology)
Vol. 54 No. 11 Nov. 2021
Mn、N 共掺杂高活性 ORR 催化剂的合成
N-C/G-30 催化剂结构中形成了不同于 MnPc 中 Mn-N4 配位结构的 Mn-N 活性位点.采用了三电极体系进行电化学
测试.线性伏安扫描测试结果表明,合成 Mn-N-C/G-30 催化剂在 25 ℃、0.1 mol/L 的 KOH 水溶液中的 ORR 起始电 位和在电位 0.88 V 条件下的电流密度分别为 0.97 V 和 1.4 mA/cm2,优于 MnPc(0.85 V 和 0.1 mA/cm2)和商业化 Pt/C 催化剂(0.94 V 和 1.3 mA/cm2)的性能(以上电位均相对于氢标电位).K-L 图的计算结果表明,合成 Mn-N-C/G-30 催
大量的研究表明,过渡金属-氮-碳(Metal-N-C, Metal=Fe、Co、Mn 等)催化剂通过降低氧还原过程 表面吸附的*OOH 和*OH 中间产物的结合能,表现出 高的 ORR 电催化活性[9-10].Anandhababu 等[11]通过 聚铁酞菁碳化制备的 Fe-N-C 催化剂,与 20% (质量 分数)的商业化 Pt/C 催化剂相比,具有更高的 ORR 催化活性.最近,Lü 等[12]研究了在聚对苯乙烯磺酸 钠改性石墨烯上生长的钴(Ⅱ)四硝基酞菁钴的 ORR 活性.这种催化剂在 0.1 mol/L 的 NaOH 溶液中显示 出高的 ORR 电催化活性及良好的性能稳定性.

Nd掺杂对BiFeO_3薄膜微结构和电学性能的影响

Nd掺杂对BiFeO_3薄膜微结构和电学性能的影响

N d掺 杂对 B F O3薄 膜 微 结 构 和 电学 性 能 的影 响 ie
高 静 , 孟 建 , 伟 , 成 , 杨 祥 白 林 铁 , 孙 璨兰 , 褚君浩 ,
(. 1 中国科学 院上海技术物理研究所 红外物理 国家重 点实验室 , 上海 2 华东师范大学 极化材料 与器件教育部重点实验室 , . 上海 208 ; 00 3 2 04 ) 0 2 1
S i n e ,S a g a 2 o 8 C i a c e c s h n h i 0 0 3, h n : 2 K y L b r tr o o a t r l a d De i e fMi it fE u ain.Ea tC i a No ma . e a o ao y fr P l rMa e as n v c s o n s v o d c t i r o s hn r l
GAO C e YA hn , NG Jn ME ig , NG a gJa , B e Xin —in AIW i, L N T e . S N Jn — a C I i U igL n . HU J n Ha l u . o 1
( . t n l a oaoyfrIf rdP y is h n h iIsi t fT c nclP y is hn s a e f 1 Nai a b rtr o nr e h s ,S a g a n tue o e h ia h sc C ie eAcd myo o L a c t
meh d to .T e r s l fx r y d f a t n s o h tt e 1 t c o sa to i l e r a e t h n r a e o o — h e ut o .a i r c i h w ta h at e c n tn ft n f msd c e s s wi t e i o e s fNd c n s f o i h i h t n .T e i u t h s s a e fu d i h h n f m i 0 e t h mp r y p a e r o n n t e t i l w t 2 % Nd c ne t h e u t fd ee t c me s r me ti dc t i i h o tn .T e r s l o i lcr a u e n n iae s i

镧和氧空位掺杂钙钛矿相SrFeO3的结构分析

镧和氧空位掺杂钙钛矿相SrFeO3的结构分析

2018年6月伊犁师范学院学报(自然科学版)Jun.2018第12卷第2期Journal of Yili Normal University(Natural Science Edition)Vol.12No.2镧和氧空位掺杂钙钛矿相SrFeO3的结构分析夏桐1,雷博程1,刘丹枫1,赵璨1,刘桂安1,张丽丽1,2*(1.伊犁师范学院物理科学与技术分院,新疆凝聚态相变与微结构实验室,新疆伊宁835000;2.南京大学物理学院,国家固体微结构重点实验室,江苏南京210093)摘要:运用第一性原理赝势方法计算纯SrFeO3,La和氧空位单掺及共掺后SrFeO3的几何结构和形成能等并进行分析.计算结果表明:只有含本征空位缺陷的LaFeO3发生了晶胞畸变,La单掺以及La和氧空位V O共掺体系只对能量有一定的影响,并且共掺的能量最高,也预示着其具有更高的晶体不稳定性.形成能结果表明含本征空位缺陷V O的SrFeO3最容易形成.能带结构图谱表明费米能级穿过导带呈现n型半导体特征,禁带宽度几乎为0,掺杂后杂质能级显著增多,说明具有大量自由电子,掺杂后的晶体已经非常接近于金属化.关键词:SrFeO3;镧;氧空位;第一性原理;结构分析中图分类号:O614.411文献标识码:A文章编号:1673—999X(2018)02—0027—060引言SrFeO3作为具有多种独特物理化学性能的无机非金属材料是最为典型的钙钛矿型复合氧化物,其晶体结构稳定,具有无毒性、气敏性和独特的电、磁、催化等特性[1-3].在这个科技飞速发展的时代,作为磁光材料及气敏材料,SrFeO3应用广泛,如气体传感器、集成光学器件、计算机存储器及光催化剂等方面[4-6].因此对SrFeO3性能等方面的研究更是探索和关注的热点.半导体光催化剂在环境治理领域的应用研究已有几十年的历史,目前广泛研究的半导体材料大都是宽禁带n型半导体氧化物和复合氧化物.复合氧化物SrFeO3作为窄带隙半导体材料,对太阳能的利用率较高,尤其是对可见光区具有良好的响应,是一种潜在的可见光光催化剂[7-8].刘大锐[9]等研究了N、S掺杂NaTaO3及SrFeO3的制备与光催化性能;韩云云等[10-11]报道了掺Sb的SrFeO3-δ在CO2中化学稳定性的提高,同时他还研究了SrFe1-x M x O3-δ(M=Nb,Sb)型陶瓷透氧膜在CO2中的化学稳定性;王志斌[12]等研究了钙钛矿型Ca x Sr1-x FeO3的光催化活性研究,得到Ca掺杂5%(摩尔分数)时的催化性能最佳;张恒等[13]研究了Cu、Ti掺杂的SrFeO3-δ基混合导体透氧材料的制备与性能,研究表明:掺杂Cu能够使晶体内部产生大量的氧空位,从而使材料具有高透氧量,掺杂Ti能够提高材料的结构稳定性.以上研究表明:利用离子掺杂等手段对本征LaFeO3进行人工改性,可以在很大程度上影响材料的各种性能,但如何提高光谱响应和光催化效率及光催收稿日期:2018-02-28基金项目:伊犁师范学院研究生课题(YLSF2017037).作者简介:夏桐(1995—),女,伊犁师范学院在读研究生,主要研究方向:光学.*通信作者:张丽丽,女,南京大学在读博士,研究方向:凝聚态物理.28伊犁师范学院学报(自然科学版)2018年化反应速度仍然是光催化剂技术研究的中心问题.为此,本文采用第一性原理对La和氧空位V O单掺及共掺钙钛矿相SrFeO3体系进行了研究,计算了掺杂后体系的总能、相应的电子结构以及形成能,进而分析了La和氧空位V O单掺及共掺钙钛矿相SrFeO3体系的改性机理,为深入理解其他掺杂SrFeO3的协同作用机制提供理论参考.1计算方法及模型本实验所有的计算工作都由Material studio8.0中的CASTEP软件完成.计算基于密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似修正方法,在计算中不考虑自旋影响;采用超软赝势来近似描述价电子与离子之间的相互作用;平面波截断能E cut取为340eV;布里渊区K点选择为3×3×3;交换关联函数用GGA/PBE进行处理,自洽eV/atom.精度为1.0×10-6(a)SrFeO3单胞(b)2×2×2超胞夏桐等:镧和氧空位掺杂钙钛矿相SrFeO 3的结构分析第2期(e )2×2×2超胞(V O 和La 共掺)图1SrFeO 3的超晶胞及掺杂后晶胞模型采用钙钛矿相SrFeO 3的结构,其空间点群是Pn-3m (No.221),晶体中离子半径比较大的稀土元素Sr 比较容易占据立方体的顶点;离子半径比较小的可变价的过渡族元素Fe 比较容易占据立方体的对称中心;氧离子位于立方体的棱长中点,构成氧八面体.晶格常数为a=3.850Å,b=3.850Å,c=3.850Å.本文主要研究的几种元素的电子组态分别为:Sr (5s 2)、Fe (4d 25s 2)、O (2s 22p 4).本文基于第一性原理方法对SrFeO 3进行计算,超胞模型由2×2×2晶胞组成,通过移除O 原子,形成氧空位缺陷V O ;通过将位于体心的Sr 替换为La,形成La 单掺SrFeO 3;最后再在氧空位V O 基础上掺杂La,晶胞结构如图1(a )~(e )所示.2计算结果与讨论2.1结构优化分析从表1可知:本工作的结果与实验值[14]相比略微偏小,这是由于密度泛函理论框架中没有考虑交换—关联势的不连续性,多粒子体系中激发态电子间的关联作用被低估,从而出现优化后的晶格常数普遍偏低的现象,故尽管计算所得的晶格常数与实验值有偏差,偏差百分比为0.72%,但其得到的能带变化规律还是可信的.相对于SrFeO 3完美晶体,只有氧空位V O 单掺SrFeO 3才能引起晶格结构的改变和晶胞体积的变化,La 单掺以及La 和氧空位V O 共掺体系只在能量方面有一定的影响.首先,含本征空位缺陷V O 的晶胞体积略小于SrFeO 3完美晶体,但能量却大于SrFeO 3完美晶体,与La 和氧空位V O 共同掺杂时引起的能量变化相同且共掺时所得能量最高,这说明掺杂形成的晶胞畸变使SrFeO 3具有更高的晶体不稳定性,也可看出氧空位V O 的掺入更有利于掺杂离子顺利地进入晶体.其次,La 的掺入能量最低,意味着此时SrFeO 3会具有更高的晶体稳定性,与之前氧空位V O 单掺的作用恰好相反.表1优化后钙钛矿相SrFeO 3晶胞参数Tab.1The optimized structural of perovskite structure SrFeO 3supercell 种类实验值[14]本工作模型SrFeO 3SrFeO 3SrFeO 3(supercell )SrFeO 3(V O )SrFeO 3(La )a/Å3.8513.8237.7027.5837.702b/Å3.8513.8237.7027.5837.702c/Å3.8513.8237.7027.8367.702V O /Å355.886456.839450.691456.839E/eV -3018.376-24108.151-23711.156-24136.72529伊犁师范学院学报(自然科学版)2018年2.2形成能分析形成能的大小可以直接反映出缺陷形成的难易程度.本文对掺杂后的形成能进行了计算.形成能公式[15]定义如下:Ef =ET (defect )-ET (perfect )+Σn i μi .其中:ET (defect )、ET (perfect )为缺陷晶体和完美晶体的总能量,ET (defect )即为掺杂后SrFeO 3的体系总能量;ET (perfect )即为纯SrFeO 3的体系总能量;n i 为移除或掺入原子个数;μi 是移除或掺入原子的化学势,化学势的数值与晶体生长环境密切相关.为求得氧的μO ,首先将2个氧原子放入1个边长10Å的真空晶胞内,此时μO =1/2μO 2,本文计算结果为-427.56eV,计算结果与文献[16]中的基本一致.其次,计算了纯Sr 金属块体的晶胞总能量为-3347.97eV,折合每个Sr 原子的化学势μSr 等于-836.24eV,之后计算了纯La 金属块体的晶胞总能量为-3452.13eV,折合每个La 原子的化学势μLa 等于-863.03eV.根据上述数据以及形成能的公式我们可以计算出缺陷晶体的形成能如下表:表2缺陷晶体的形成能Tab.2Formation energy of defective crystals 模型形成能SrFeO 3(V O )-30.56SrFeO 3(La )-1.784SrFeO 3(V O 、La )7.48从表2可知:氧空位V O 单掺SrFeO 3的形成能最低,且远远小于La 单掺及La 和氧空位V O 共掺时的形成能,La 单掺的形成能也小于La 和氧空位V O 共掺时的形成能.故可以得出氧空位V O 单掺的晶体最容易形成,这将为实验制备掺杂SrFeO 3材料提供有益参考,更有利于制备过程的实现.2.3能带结构分析SrFeO 3沿布里渊区特殊对称点方向的电子能带结构如图2所示.其中图(a )为纯SrFeO 3的能带结构图,图(b )为氧空位V O 单掺SrFeO 3的能带结构图,图(c )为La 单掺SrFeO 3的能带结构图,图(d )为氧空位V O 和La 共掺SrFeO 3的能带结构图.上述能带图中的G、F、Q、Z、G 均为布里渊区高对称点.从图中可以观察到:费米能级均穿过导带,呈n 型半导体特征.掺杂后的能带图都有一个共同的特征即在相同的能量区间内,导带的能级数量明显变得稠密,价带的轨道也同样增加,发生了许多分裂.这主要是由于掺杂引入了杂质能级,这由30图2能带结构图3结论本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了V O和La单掺及共掺纯LaFeO3的形成能及电子结构.计算结果表明:1)氧空位V O单掺SrFeO3的体积和晶格常数略小于SrFeO3完美晶体,能量大于SrFeO3完美晶体,并且氧空位V O与La共同掺杂时引起的能量变化最大,这说明共掺形成的晶胞畸变使SrFeO3具有更高的晶体不稳定性.2)形成能的分析可知:氧空位V O单掺SrFeO3的晶体形成能最低,因此相比较于本文中其他掺杂体系该体系晶体最容易形成.3)对能带结构的图谱分析可知,费米能级穿过导带呈现n型半导体特征,禁带宽度几乎为0,掺杂引入了大量杂质能级,说明具有大量自由电子,掺杂后的晶体已经非常接近于金属化.参考文献:[1]杨阳.钙钛矿结构氧化物的光催化性能与机理探讨[D].长春:吉林大学,2006.[2]董存军.SrFeO(3-δ)与SrFeO2及其掺杂体系的晶体结构和磁性的研究[D].长沙:中南大学,2014.[3]刘杏.Mg掺杂Ln(Fe,Co)O3材料的气敏性能及LaFeO3电子结构的第一性原理研究[D].济南:山东大学,2009.[4]张盼盼.YbFeO3基钙钛矿型氧化物纳米材料的气敏性研究[D].济南:山东大学,2017.[5]姚朋军.不同结构纳米La(1-x)Sr x FeO3材料的制备及其气敏特性研究[D].大连:大连理工大学,2014.[6]万骞.超快时间分辨磁光系统的搭建与钙钛矿锰氧化物研究[D].北京:中国科学院大学(中国科学院物理研究所),2017.[7]宋慧娟.钙钛矿型SrFeO(3-x)的制备及其可见光催化性能研究[D].长沙:湖南师范大学,2007.[8]崔津津.掺杂对ABO3钙钛矿型复合氧化物光催化活性的影响[D].天津:天津大学,2007.[9]刘大锐.N、S掺杂NaTaO3及SrFeO3的制备与光催化性能研究[D].长春:吉林大学,2011.[10]韩云云,陈亚鹏,李建军,等.掺Sb的SrFeO(3-δ)在CO2中化学稳定性的提高[J].化学工程与装备,2014(2):8-10.[11]韩云云.SrFe(1-x)M x O(3-δ)(M=Nb,Sb)型陶瓷透氧膜在CO2中的化学稳定性研究[D].武汉:华中科技大学,2014.[12]王志斌.钙钛矿型Ca x Sr(1-x)FeO3的光催化活性研究[J].河北化工,2009,32(8):6-21.[13]张恒,董新法,林维明.Cu、Ti掺杂的SrFeO(3-δ)基混合导体透氧材料的制备与性能研究[J].无机材料学报,2007(1):97-100.[14]HODGES J P,SHORT S,JORGENSEN J D,et al.Evolution of Oxygen-Vacancy Ordered Crystal Structures in the Perovskite Series Sr n Fe n O3n−1(n=2,4,8,and∞),and the Relationship to Electronic and Magnetic Properties[J].Journal of Solid State Chemistry,2000,151(2).32伊犁师范学院学报(自然科学版)2018年[15]于智清,王逊,陈皓,等.B和氧空位V O掺杂锐钛矿相TiO2的结构特征[J].沈阳师范大学学报(自然科学版),2016,34(4):393-396.[16]PERDEW J P,LEVY M.Physical content of the exact Kohn-Sham orbital energies:band daps and derivative discontinuities [J].Phys Rcv Lett,1983,51:1884-1887.[责任编辑:张建国] Structure Characteristics of La and Oxygen Vacancy Doped Perovskite Phase SrFeO3XIA Tong1,LEI Bo-cheng1,LIU Dan-feng1,ZHAO Can1,LIU Gui-an1,ZHANG Li-li1,2(1.Xinjiang Laboratory of Phase Transitions and Microstructures in Condensed Matter Physics,College of Physics Science and Technology,Yili Normal University,Yining,Xinjiang835000,China;2.School of Physics,National Lab of Solid State Microstructures,Nanjing University,Nanjing,Jiangsu210093,China)Abstract:The geometric structure and the formation energy of pure SrFeO3,V O and La atoms doped SrFeO3sys⁃tem was described by the first-principles method based on the density functional theory.The results show that only the LaFeO3with intrinsic vacancy defects V O has cell distortion,other doping has only a certain effect on the energy, and the energy of the co-doping is the highest,which also indicates that it has higher crystal instability.The forma⁃tion energy results show that the intrinsic vacancy defect V O is the easiest to form.The energy band structure dia⁃gram shows that Fermi level passes through the conduction band to present n-type semiconductor characteristics, the forbidden band width is almost zero,and the impurity level after doping is obviously increased,the description is provided with a large number of free electronics,and the doped crystal is very close to metallization.Key words:SrFeO3;La;Oxygen Vacancy;first principles;structural analysis。

氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能

氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能

氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能一、本文概述随着能源危机和环境问题的日益严峻,寻求高效、清洁、可持续的能源技术已成为全球科研工作者的重要任务。

作为新一代能源技术的重要组成部分,燃料电池和金属-空气电池等电化学能源转换装置因具有高能量密度和环保特性而备受关注。

在这些电化学能源转换装置中,氧还原反应(ORR)是关键步骤之一,其催化剂的性能直接影响到整个装置的能量转换效率和使用寿命。

因此,开发高效、稳定的氧还原电催化剂成为了当前研究的热点。

近年来,石墨烯作为一种新兴的二维纳米材料,因其独特的电子结构和物理化学性质,在电催化领域展现出巨大的应用潜力。

而氮掺杂石墨烯作为一种通过引入氮原子对石墨烯进行改性的材料,不仅保留了石墨烯原有的优点,还在电催化性能上有了显著提升。

氮掺杂石墨烯的引入可以改变石墨烯的电子结构,提高其对氧分子的吸附能力,从而优化氧还原反应的动力学过程。

因此,氮掺杂石墨烯被认为是一种具有广阔应用前景的氧还原电催化剂。

本文旨在探讨氮掺杂石墨烯的制备方法以及其在氧还原电催化反应中的性能表现。

我们将详细介绍氮掺杂石墨烯的合成方法,包括化学气相沉积法、热解法、溶剂热法等,并分析各种方法的优缺点。

我们将通过电化学测试手段,如循环伏安法、线性扫描伏安法等,评估氮掺杂石墨烯在氧还原反应中的催化性能,并探讨其催化机理。

我们还将讨论氮掺杂石墨烯在实际应用中所面临的挑战和可能的解决方案。

通过本文的研究,我们期望能够为氮掺杂石墨烯在氧还原电催化领域的应用提供有益的理论指导和实验依据,为推动新一代电化学能源转换装置的发展做出贡献。

二、氮掺杂石墨烯的制备方法氮掺杂石墨烯的制备是提升其氧还原电催化性能的关键步骤。

目前,常见的氮掺杂石墨烯制备方法主要包括化学气相沉积法、热处理方法、化学还原法以及原位合成法等。

化学气相沉积法是一种在气相中通过化学反应生成固态物质并沉积在基底上的方法。

在氮掺杂石墨烯的制备中,含碳和含氮的前驱体在高温下分解,碳原子和氮原子在基底上重新排列,形成氮掺杂石墨烯。

Nd掺杂对Bi5FeTi3O15陶瓷结构和铁电性能的影响

Nd掺杂对Bi5FeTi3O15陶瓷结构和铁电性能的影响
中图分 类号 : 8 04 7 文献标 志码 :A
含 B 层状 钙钛 矿型 铁 电材料 , S B 和稀 土改 性 的 B 。) i 如 ri TaO i ( Ti 等 , 有剩 余极 化 大 , 具 热处 理温 度 低等 优点 , 在铁 电存 储 器 、 电场 效 应 管 方 面 有 广 阔 的 应 用 前 景 l 。含 B 层 状 钙 钛 矿 结 构 的 表 达 式 为 铁 l ] i
2 结 果 与 讨 论
图 1是 B T 和 Nd F 粉 末 的 0 2 扫 描 X 射 线 衍 射 图 。 图 1中 B T 粉 末 的 衍 射 峰 均 可 按 F BT ~ F B e i 标 准粉 末 衍 射 卡 片 (C D .8 —0 3 i T。 F O J P S No 20 6 )标 定 , 明 B T 粉 末 为 正 交 结 构 。Nd F 粉 末 的 表 F BT X RD图谱 中除 了 Nd F 的衍 射 峰 还有 Nd O BT 。的衍 射 峰存 在 , 明 N B T 粉 末 中还残 留部 分 未 反 应 的 说 dF
对 B T陶瓷介 电性 能 的影 响 。Z a g等 用脉 冲激 光沉积 法 制备 的 B T薄 膜具 有 较好 的 电学 性 能 。本研 F hn F
究主要 介绍 了溶 胶一 凝胶 制备 B e 。 和掺 杂 Nd的 B e i 陶瓷 的工艺 , i Ti F O i T。 F 0 陶瓷相结 构 及其铁 电特 性 。
( i ( 。+ ) , B ) A 一 B O 即在钙 钛 矿 层 ( B O 。 中沿 C 方 向交 替 排 列 铋 氧 层 ( i 抖 。 O A 。+ ) 卜 轴 B ) ] O
B e 。 ( F 是 含 B 层 状钙 钛 矿铁 电体 的一 员 , 变 温度 一7 2℃ 。室 温 下 , F 为 正交 结 构 , i Ti F O B T) i 相 5 B T 晶

n-dmbi掺杂机制 -回复

n-dmbi掺杂机制 -回复

n-dmbi掺杂机制-回复NDMBI掺杂机制(Non-Destructive Minority Barrier Interface doping mechanism)是一种在半导体材料中引入杂质以调节材料电性的方法。

该机制主要针对磷化铟(InP)等III-V族化合物半导体材料,可以提高半导体器件的性能。

接下来,本文将从什么是NDMBI机制、NDMBI的优势、NDMBI的原理、NDMBI的应用等方面详细介绍。

一、什么是NDMBI机制NDMBI机制是通过引入大量杂质原子来增加InP半导体材料的电导率,从而改变材料的电性。

其中,NDMBI机制中的“Non-destructive”是指在材料溅射过程中不会破坏材料结构的意思。

通过引入大量的杂质原子,NDMBI可以有效地改善材料的载流子输运性能,提高器件的效率和性能。

二、NDMBI的优势1.提高载流子浓度:NDMBI机制可以有效地增加InP材料中载流子的浓度,从而提高材料的电导率。

这样一来,在半导体器件中,电流可以更加容易地通过。

2.保护材料晶格结构:NDMBI机制不会破坏InP材料的晶格结构,因此可以避免由于结构破坏导致的性能下降问题。

3.易实现与成本低廉:NDMBI机制可以通过常规的溅射方法实现,设备和工艺成熟,不需要使用昂贵的设备和复杂的制备工艺。

三、NDMBI的原理NDMBI机制的关键原理是通过溅射过程中产生的高能离子,将杂质原子嵌入到InP材料晶格中,并形成局部的氮、硫、砷等杂质原子团簇。

这些杂质原子团簇将形成少数载流子的储藏区域,增加半导体材料的载流子浓度。

具体而言,NDMBI机制利用外界电子轰击材料表面产生的高能场效应,使表面杂质原子离势能降低,提供克服屏障势垒从而引起自旋压缩。

通过这种方式,可以将杂质原子嵌入到InP材料的近表面层中,形成具有高载流子浓度的区域。

在制备过程中,通过调节溅射参数(如杂质原子的能量、剂量等),可以控制NDMBI机制的效果和杂质浓度。

《LaFeO3纳米颗粒的丙酮及乙二醇甲醚气敏性能优化研究》范文

《LaFeO3纳米颗粒的丙酮及乙二醇甲醚气敏性能优化研究》范文

《LaFeO3纳米颗粒的丙酮及乙二醇甲醚气敏性能优化研究》篇一一、引言随着科技的发展,气体传感器在环境监测、工业生产、医疗诊断等领域的应用越来越广泛。

LaFeO3作为一种具有高催化活性和气敏特性的纳米材料,其在气敏传感技术领域有着广阔的应用前景。

本研究针对LaFeO3纳米颗粒对丙酮和乙二醇甲醚的气敏性能进行优化研究,旨在提高其气敏性能,为实际应用提供理论支持。

二、文献综述LaFeO3作为一种重要的过渡金属氧化物,其气敏性能在近年来得到了广泛的研究。

已有研究表明,LaFeO3纳米颗粒在多种气体中具有较好的气敏响应性能,尤其是在丙酮和乙二醇甲醚等有机溶剂的检测方面具有显著的优势。

然而,其气敏性能仍存在一些不足之处,如响应速度、灵敏度及稳定性等方面有待进一步提高。

三、实验方法本实验采用溶胶-凝胶法合成LaFeO3纳米颗粒,并对其气敏性能进行优化研究。

具体实验步骤如下:1. 合成LaFeO3纳米颗粒;2. 对LaFeO3纳米颗粒进行表面修饰,以提高其气敏性能;3. 制备气体传感器,并测试LaFeO3纳米颗粒对丙酮和乙二醇甲醚的气敏响应性能;4. 分析实验数据,评估LaFeO3纳米颗粒的气敏性能。

四、实验结果与讨论1. LaFeO3纳米颗粒的表征通过XRD、SEM等手段对合成的LaFeO3纳米颗粒进行表征,结果表明成功合成了具有良好结晶度和均匀形貌的LaFeO3纳米颗粒。

2. 表面修饰对气敏性能的影响采用不同的表面修饰方法对LaFeO3纳米颗粒进行优化,测试其对丙酮和乙二醇甲醚的气敏响应性能。

结果表明,经过表面修饰的LaFeO3纳米颗粒在响应速度、灵敏度及稳定性等方面均有所提高。

3. 气体传感器测试结果制备了基于LaFeO3纳米颗粒的气体传感器,并测试了其对丙酮和乙二醇甲醚的气敏响应性能。

实验结果表明,LaFeO3纳米颗粒对丙酮和乙二醇甲醚均具有较好的气敏响应性能,且经过表面修饰后,其气敏性能得到进一步优化。

Mn、Nd掺杂BaTiO3的制备和性能研究的开题报告

Mn、Nd掺杂BaTiO3的制备和性能研究的开题报告

Mn、Nd掺杂BaTiO3的制备和性能研究的开题报告
该开题报告的主题是关于Mn、Nd掺杂BaTiO3的制备和性能研究,下面是报告的内容概述:
一、研究背景
钛酸钡(BaTiO3)是一种重要的铁电材料,具有多种应用,如电容器、传感器和存储器等。

但是,单纯的BaTiO3的性能存在一些不足之处,如短暂的电容失效和温度稳定性差。

因此,一些方法已经被开发来增强
其性能,其中包括掺杂。

二、研究目的和意义
该研究的目的是利用Mn、Nd掺杂BaTiO3的方法来制备该材料,并对其性能进行分析和评估。

掌握该材料的性能,有助于开发各种工业应用,并为将来更深入的研究提供更广泛的基础。

三、研究方法和内容
1、制备Mn、Nd掺杂BaTiO3;
2、使用X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术来分析所制备的材料的结构和形貌;
3、使用压电测试系统对BaTiO3的压电和介电性能进行测量。

四、预期结果
预计本研究将证明Mn、Nd掺杂的BaTiO3比纯的BaTiO3具有更好的压电和介电性质。

五、研究意义
通过这项研究,我们能够了解Mn、Nd掺杂的BaTiO3的性质、结构和形貌的变化,并为开发更高性能的材料提供重要参考。

六、研究进度安排
1、前期准备:阅读相关文献、熟悉制备工艺和测量方法;
2、制备掺杂BaTiO3;
3、分析材料的结构和形貌;
4、测量压电和介电性能;
5、数据处理和分析;
6、论文写作和总结。

Nd掺杂的Ni-Al LDHs的制备及其电化学性能研究

Nd掺杂的Ni-Al LDHs的制备及其电化学性能研究

Nd掺杂的Ni-Al LDHs的制备及其电化学性能研究庄巍;郭为民【摘要】采用传统共沉淀法制备了层间阴离子为碳酸根的Ni-Al-Nd三元层状双氢氧化物,利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对合成产物的结构和形貌进行表征.采用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和交流阻抗谱(EIS)对材料的电化学性能进行测试,结果表明,掺杂了钕元素的镍铝层状双氢氧化物相比纯的镍铝层状双氢氧化物,电容性能得到明显提升,在1A/g电流密度下的比电容从1 605 F/g提升至2 114 F/g.%Ni-Al-Nd ternary layered double hydroxides (LDHs) with carbonate as interlayer anions were synthesizedby conventional co-precipitation method.The structure and morphology of the materials as prepared were characterized by X-ray powder diffraction (XRD).Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and scanning electron microscopy (SEM).The electrochemical performance of the materials were investigated by cyclic voltammetrys(CV),galvanostaticcharge/discharge (GCD) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).These results show that the capacitive performance of Nd-doped Ni-Al LDHs is higher than that of pure Ni-Al LDHs,which has an obvious improvement with a specific capacitance increase from 1 605 to 2 114 F/g at a current density of 1 A/g.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2017(041)009【总页数】5页(P1327-1331)【关键词】层状双氢氧化物;超级电容器;稀土元素;电化学性能【作者】庄巍;郭为民【作者单位】广西科技大学生物与化学工程学院,广西柳州545006;广西科技大学生物与化学工程学院,广西柳州545006;广西糖资源绿色加工重点实验室(广西科技大学),广西柳州545006;广西高校糖资源加工重点实验室(广西科技大学),广西柳州545006【正文语种】中文【中图分类】TM53Abstract:Ni-Al-Nd ternary layered double hydroxides(LDHs)with carbonate as interlayer anions were synthesized by conventional co-precipitation method.The structure and morphology of the materials as prepared were characterized by X-ray powder diffraction(XRD).Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR)and scanning electron microscopy(SEM).The electrochemical performance of the materials were investigated by cyclic voltammetrys(CV),galvanostatic charge/discharge(GCD)and electrochemical impedance spectroscopy(EIS).These results show that the capacitive performance of Nd-doped Ni-Al LDHs is higher than that of pure Ni-Al LDHs,which has an obvious improvement with a specific capacitance increase from 1605 to 2114 F/g at a current density of 1 A/g. Key words:layered double hydroxides;supercapacitantors;rare earth element;electrochemical performance超级电容器作为一种电能存储装置,因其独特的性能,近年来成为人们研究的热点[1]。

Nd掺杂对磁控溅射Bi_(4-x)Nd_xTi_3O_(12)铁电薄膜结构和性能的影响

Nd掺杂对磁控溅射Bi_(4-x)Nd_xTi_3O_(12)铁电薄膜结构和性能的影响

Nd掺杂对磁控溅射Bi_(4-x)Nd_xTi_3O_(12)铁电薄膜结构和性能的影响陈彬;燕红【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2013(42)6【摘要】采用磁控溅射工艺在p-Si衬底上制备了Bi4-xNdxTi3O12铁电薄膜,研究了Nd掺杂对Bi4-xNdxTi3O12薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。

结果表明,Nd掺杂并未改变薄膜的晶格对称性,仍然保持Bi层状钙钛矿结构,但能在一定程度上抑制晶粒的生长,使薄膜的晶粒更加细小、均匀,同时能明显改善薄膜的介电、铁电性能。

Nd掺杂量x=0.30~0.40时,Bi4-xNdxTi3O12薄膜的综合性能较好,其介电常数εr>250,介电损耗tanδ<0.1,剩余极化Pr=20.6μC/cm2,Ec<150 kV/cm。

Ag/Bi4-xNdxTi3O12/p-Si异质结顺时针回滞的C-V曲线表明该异质结可实现极化存储,其记忆窗口达1.6 V。

但掺杂量不宜过多,当Nd掺杂量达到0.45以后,薄膜的介电、铁电性能反而有所下降。

【总页数】5页(P1203-1207)【关键词】铁电薄膜;Bi4-xNdxTi3O12;介电性能;铁电性能【作者】陈彬;燕红【作者单位】郑州铁路职业技术学院【正文语种】中文【中图分类】TM22【相关文献】1.微结构对Eu掺杂Bi4Ti3O12铁电薄膜铁电性能的影响 [J], 吕业刚;梁晓琳;谭永宏;郑学军;龚跃球;何林2.Nd掺杂对Bi4Ti3O12铁电薄膜的微结构和铁电性能的影响 [J], 谭丛兵;钟向丽;王金斌;廖敏;周益春;潘伟3.(Bi_(4-x),La_x)Ti_3O_(12)铁电陶瓷性能研究 [J], 申林;肖定全;余萍;朱建国;高道江4.V掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)层状结构铁电陶瓷电性能的影响 [J], 王晓军;黄平;崔彩娥5.硅硼玻璃相对Bi_(3.15)La_(0.75)Ti_3O_(12)铁电薄膜性能的影响 [J], 王疆瑛;邬良能;江影因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

Mn掺杂Co_(3)O_(4)电催化剂的制备及析氧反应性能研究

Mn掺杂Co_(3)O_(4)电催化剂的制备及析氧反应性能研究

Mn掺杂Co_(3)O_(4)电催化剂的制备及析氧反应性能研究黄楚蓉;岳鑫【期刊名称】《材料研究与应用》【年(卷),期】2024(18)2【摘要】氢能对于缓解能源危机和环境污染意义重大。

电化学水分解过程中,阳极析氧反应(OER)作为能量转换装置的关键半反应,由于电子-质子转移形成了复杂的中间产物,导致动力学缓慢,限制了产氢速率。

传统OER催化剂包括二氧化铱、二氧化钌等贵金属,存在储量低、价格昂贵、稳定性差等缺点,因此设计开发高效、廉价的非贵金属OER催化剂是解决OER动力学缓慢问题的关键。

尖晶石氧化物(AB_(2)O_(4))具有特殊的电子结构和优异的OER性能,并可通过杂元素原子掺杂进一步提高其OER性能,被认为是一种具有潜力的非贵金属电催化剂。

采用一步水热法,合成了Mn掺杂Co_(3)O_(4)电催化剂Mn-Co_(3)O_(4),研究了其电催化性能和稳定性。

结果表明,利用Mn原子的掺杂,构建了氧桥连的Mn-O-Co配位结构,通过协同耦合作用,提高了Mn-Co_(3)O_(4)的OER催化性能。

制备的Mn-Co_(3)O_(4)催化剂表现出高效的催化活性,在电流密度10和100 mA·cm^(-2)下,其过电位分别为270和335 mV。

Mn-Co_(3)O_(4)同时表现出快速的动力学性能,Tafel斜率低至74 mV·dec^(-1)。

此外,Mn-Co_(3)O_(4)还具有优异的稳定性,在电流密度10 mA·cm^(-2)下可稳定保持40 h。

本研究为开发高效的OER催化剂提供了思路。

【总页数】6页(P235-240)【作者】黄楚蓉;岳鑫【作者单位】广东工业大学材料与能源学院【正文语种】中文【中图分类】TQ426【相关文献】1.射频等离子制备石墨烯负载Co_(3)O_(4)催化剂及其析氧性能研究2.过渡金属Co_(3)O_(4)/ZnO-ZIF氧还原催化剂Co/Zn-ZIF模板法制备及其产电性能3.溶剂热合成法制备Co_(2)Mo_(3)O_(8)催化剂及其氧析出反应性能4.氮掺杂碳纳米管负载Co_(3)O_(4)氧还原电催化剂的制备与性能5.Mo掺杂La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(1-x)Mo_(x)O_(3-δ)的电催化析氧、析氢性能研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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( x = 0, 0. 1, 0. 2, 0. 3, 0. 4,
0. 5) 的 X 射线衍射图谱, 对比可知, 掺杂锰元素后 的系列样品 L aF e1 - x M nx O3 ( x = 0. 1, 0. 2, 0. 3, 0. 4, 0. 5) 均为正交钙钛矿结构, 其空间群为 Pnm a, 其中 随着 掺杂量 X 的增加, 在 L aF e1 - x M nx O3 ( X = 0. 3、 0. 4、0. 5)中出现了极微量的 M nO2 衍射峰, 但所有 系列样品的结构受影响程度很小, 说明锰离子已经
2 /degree 图 1 LaF e1- xM nx O3 ( x = 0, 0. 1, 0. 2, 0. 3, 0. 4, 0. 5)
的 X 射线衍射图谱
图 2为用 jade5 分析软件得出的晶胞体积、晶 粒大小随掺 M n量的变化曲线。从图可以看出, 随 着 M n 离子掺杂量的逐渐增大, 晶胞体积以及晶粒 大小呈增大的趋势, 产生这些变化的主要原因是 M n 的离子半径大于 Fe的离子半径 ( rM n = 1. 79 , rFe = 1. 72 ), 随着 M n离子的掺入, B 位的 F e离子逐渐 被 M n离子替代, 使得 B 位平均离子半径增大, 致使 晶胞膨胀, 从而导致晶胞体积增大, 也导致了晶粒的 增大; 同时, M n离子掺杂量到 0. 4时, 过多的 M n离 子不再对 F e离子进行替代, 使得微观晶粒尺寸和晶 胞体积在 M n离子掺杂量大于 0. 4时不再增大。
关键词: 高温固相反应法; 钙钛矿 结构 L aF eO3; 离子掺杂; 晶体结构; 居里温 度
中图分类号: TM 271+ . 2
文献标志码: A
钙钛矿型复合氧 化物 ( L aF eO3 ) 是一类很重要 的功能材料, 具有良好的磁性、介电性 [ 1 - 3 ] , 在燃料 电池 [ 4] 、催化 剂 [ 5- 6] 、传 感器 [ 7 ] 等方面有 着广泛的 应用, 引起了人们极大的兴趣。钙钛矿型复合氧化 物 ( LaF eO3 ) 的化学分子式是 ABO3, 其中离子半径 比较大的稀土元素 L a比较 容易占据 A 位, 它们位 于立方体的顶点; 离子半径比较小的可变价的过度 族元素 F e比较容易占据 B 位, 它们位于立方体的 对称中心; 氧离子位于立方体的楞长中点, 构成氧八 面体。目前的研究主要集中离子半径比较大的碱金 属离子取代 L a和离子半径比较小过度族金属来取 代 F e这两方面。鲁道容等 [ 8] 用溶胶凝胶法制备了 Ca离子掺杂 LaF eO3, 并对其微观结 构和光催化性 能进行 了研 究, 马 红 钦等 [ 9] 研究 了 C e 离 子 掺杂 L aF eO3 的 XPS 研究, 而对 N d离子和 M n离子掺杂 对 L aF eO3 的结构和性能的影响还比较少。
用型号为 B ruker D8FocuX 射线衍 射仪对样品 进行物相和结构分析, X 射线衍射实 验使用 Cu 靶 K 特征线, 波长为 0. 154 06 nm, 扫描范围 2 为 10! - 90!, 步长为 0. 02!, 积分时间为 1 s, 管电压为 40 kV, 电流为 40 mA。表面微 观结构分析采用 HTTA - CH I S- 3000N 型扫描电子显微镜 ( SEM )。采用 差示扫描量热仪 ( DSC ) (型号 SDT Q 600) 对 LaF e1- x M nx O3、L a1- x N dx F eO3 系列部分样品进行差热分析, 确定其居里温度 T c。
2 /degree 图 4 L a1- x N dx F eO 3 系列样品的 X 射线衍射图谱
图 5为用 jade5分析 软件得到的晶 胞体积、晶 粒大小随 Nd离子含量的变化曲线。可以看到, 随 着 x逐渐增大晶胞体 积以及晶粒大 小呈减少的趋 势。产生这些变化的主要原因是 Nd 的离子半径小 于 L a 离 子的 半径 ( rN d3+ = 1. 164 , rLa3+ = 1. 216
L aFeO3 ( 4 000 )
L a0. 6N d0. 4 F eO 3 ( 4 000 ) 图 6 L a1- x N dx F eO 3 多晶样品的扫描电镜图谱
La0. 2N d0. 8 FeO3 ( 4 000 )
图 7为 L aF e0. 8 M n0. 2 O3 和 L a0. 4 N d0. 6 F eO3 2个样 品的差热分析图谱 ( 图中实线 为差热图, 虚线为热 重图, 图中的箭头所指的实线位置是材料铁磁 - 顺 磁转变温度 T c, 即居里温度点 ) 。从图中标示的居 里温度可 知, 掺 M n 前的居 里温度为 331. 7 , 掺 M n量为 x = 0. 2后样品的居里温度为 388. 3 , 说 明掺杂 M n离子可以使样品的居里温度升高。这种
于 N d的离子半径小于 La的离子半径 ( rN d3+ = 1. 164 , rLa3+ = 1. 216 ), 导致了晶格发生畸变, 可能是因
为 L a空位结构的调整导致了这种现象的发生, 这也 说明了单胞中可以允许 La 空位存在而得到稳定的 结构。
粒大小和晶格体积的变化趋势。
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Nd
收稿日期: 2009- 12- 20 作者简介: 李建德 ( 1979- ), 男, 硕士研究生 * 通信作者: 罗广圣 ( 1970- ), 博士, 教授 Em ai:l luoguangsheng@ ncu. edu. cn
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南昌大学学报 (理科版 )
2 010 年
很好的进入 B位并部分替代了 B 位上的 F e离子, 极微量的 M nO2 衍射峰的出现可能是掺杂量到达一 定值时 M n离子将不再替代 F e离子 [ 10] 。
) 。随着 Nd 离子的掺 入, A 位的 L a离 子逐渐被 Nd离子取代, 使得 A 位平均离子半径减少, 晶胞收 缩, 从而导致晶胞体积减小; 同时, A 位平均离子半 径减小导致容忍因子 [ 11] 减小, 晶格畸变加强, 从而 造成了晶胞体积的减小。总之, A 位离子尺寸的变 化对其最近邻和次近邻氧原子的影响作用决定着晶
用高温固相法 烧结制备 成分为 L aF e1- x M nx O3 ( x = 0, 0. 1, 0. 2, 0. 3, 0. 4, 0. 5) 和 La1- x N dx F eO3 ( x = 0. 2, 0. 4, 0. 6, 0. 8, 1. 0) 二个系列样品, 分析了采 用 M n替代 Fe位、N d替代 L a位对钙钛矿型 L aF eO3 晶体结构、表面微结构及性能的影响, 并同时探讨其 结构、性能与成分及掺杂量之间的关系。
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南昌大学学报 (理科版 )
2 010 年
杂 N d离子, 减小了 A 位阳离子的平均半径 rA, 改变 了 F e- O键长和 Fe- O - F e的键角, 由此减小磁矩 之间的铁磁交换作用, 导致居里温度 T c的降低。热 重曲线显示随着温度的升高, 开始阶段随着水份的 流失, 重量降低, 随着 温度的升高和 保温时间的延 长, 系统一直发生着增氧反应, 使得重量持续增加。
1 实验过程
以分析纯 L a2O 3、F e2 O3 和 M nO2 按不同的质量
比制 备 L aF e1 - x M nx O 3 化 合 物, 以 分 析 纯 L a2 O 3、 Fe2O 3、N d2 O3 按不同的质量比制备 L a1- x N dx FeO 3 化 合物。混合后分别球磨 4 h, 烘干后再分别研磨 2 h, 然后在箱式电阻炉中预烧 8h, 预烧温度为 900 , 随炉冷却至室温; 在 6 M Pa的压力下进行压制成型 ( 模具大小为 1. 6 cm 1. 2 cm ) , 1 250 下保温 24 h烧结成型, 后随炉冷却。
L aFeO3 ( 4 000 )
L aF e0. 9M n0. 1O 3 ( 4 000 ) 图 3 LaF e1- xM nx O3 多晶样品的扫描电镜图谱
L aFe0. 8M n0. 2O3 ( 4 000 )
图 4为 L a1- x N dx FeO 3 ( x = 0. 2, 0. 4, 0. 6, 0. 8, 1. 0) 系列样品的 X 射线衍射图谱。由图可以看出, 所有 La1- x N dx F eO3 ( x = 0. 2, 0. 4, 0. 6, 0. 8, 1. 0) 的 样品同样为正交的钙钛矿结构, 空间群为 Pnm a。在
Nd 图 5 晶胞体积 ( a)、晶粒大小 ( b)随掺 N d量的变化曲线
图 6列出了部分掺 Nd系列样品的微观形貌分 析图谱, 从图可以 看出, 掺杂 前晶粒之间晶 界不明 晰, 部分晶界甚至消失; 随着 Nd 的掺入, 晶粒逐渐 的形成, 但晶粒细小; 在 Nd的掺杂量为 X = 0. 8时 晶粒已经形成, 晶界明晰, 样品的气孔明显减少, 致 密性也显著增大。这均为稀土元素 Nd的化学特性 所致, 掺杂量小时能细化亚晶粒, 掺杂量达到一定值 时, 将促进亚晶粒长大。
L a1- x N dx FeO 3 ( x = 1. 0) 中发现极微量的 F e2 O3, 其 余样品均为单相。衍射峰的峰位随着 Nd 离子的掺 杂浓度 x的 增大而略向高角度偏移, 表 明 Nd 离子 已经很好地进入 L a位并进行了良好的替代。但由
第 3期
李建德等: N d、M n离 子掺杂对铁氧体 L aF eO 3 的结构和性能影响
N d、M n 离子掺杂对铁氧体 LaFeO 3 的结构和性能影响
李建德 a, 罗广圣 a* , 姜贵文b, 李文善 a, 周正有 a
(南昌大学 a. 材料科学与工程学院, 江西 南昌 330031; b. 共青学院 , 江西 共青 332020)
摘 要: 采用高温固相反应法制备了 LaFe1- xM nx O3 ( x= 0, 0. 1, 0. 2, 0. 3, 0. 4, 0. 5)和 L a1- x N dx F eO3 ( x = 0. 2, 0. 4, 0. 6, 0. 8, 1. 0) 2个系列样品, 分别 研究了 M n离子部分替代 F e位掺杂、N d离子部分替代 L a位掺杂对材料结构和性能 的影响。研究结果表明: 随着 Nd离子掺杂浓度的增大, 样品的晶格参数和晶胞体积均呈减小的趋势, 随着 M n离子 掺杂浓度的增大, 样品的晶格参数和晶胞体积 均有所 增加。M n离子 掺杂使 样品的 居里温 度呈现 升高趋 势, 而 N d 离子的掺杂使样品的居 里温度呈现降低趋势。
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