- 庆达;苏新悦;王晓宇;彭俊淇;王建省;赵英娜;
提高光生载流子的分离效率是提升半导体材料光催化性能的有效途径之一。通常通过构建内建电场的方式来实现。然而，传统的异质结结构构建内建电场时需要半导体的能级相匹配，并且合成方式必须能够产生良好的界面接触，受到诸多条件限制。产生内建电场的另一种方法是构建同质结结构的内建电场，使用带隙相等但掺杂水平不同的同种半导体相互接触连接构成的同质结结构，相比于异质结，同样可以有效促进光生载流子的分离，而且由于只需要使用单一半导体材料，同质结的制备更为简便，已经在太阳能电池、光催化分解水制氢等诸多领域被应用。构建同质结结构最常用的一种方法是通过梯度掺杂在材料内部引入掺杂元素浓度阶梯式分布。文章介绍了梯度掺杂同质结半导体材料的光催化机理，并概述了梯度掺杂的不同掺杂方式及其在光催化领域的研究进展。
2024年05期 v.60;No.426 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 5001K] - 江峰;张俊雄;张戎驰;李文;尹丽;韦土月;罗统斌;冯果;刘健敏;
以乙酸钡为钡源、乙酸锶为锶源、钛酸丁酯为钛源、丙三醇为溶剂,通过非水解溶胶-凝胶法合成Ba_(1-x)Sr_xTiO_3粉体。借用XRD、SEM等测试手段,系统探讨了Ba:Sr:Ti比对Ba_(1-x)Sr_xTiO_3粉体合成的影响,并研究了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3粉体的烧结性能。结果表明:当Ba:Sr:Ti比分别为0.5:0.5:1.2、0.6:0.4:1.2、0.7:0.3:1.3和0.8:0.2:1.4时,可制得Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3、Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3、Ba_(0.7)Sr_(0.)~3TiO_3、Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3的纯相粉体。随着锶含量的逐渐减少,Ba_(1-x)Sr_xTiO_3的衍射峰强度是逐渐减弱的,表明锶的取代降低了Ba_(1-x)Sr_xTiO_3的结晶度。根据XRD精修结果,发现Ba_(1-x)Sr_xTiO_3粉体中随着锶含量的增多,晶格常数和晶胞体积均减少,Ba-O键和Ti-O键键长也均减少。优选添加分散剂吐温60改善了粉体的分散性,获得了一次粒径约为50 nm,D_(50)为0.366μm的钛酸锶钡超细粉体。
2024年05期 v.60;No.426 13-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 4430K] - 涂娜;洪燕;陈超;陈云婧;江向平;
采用固相法制备了Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_xO_(27)(0≤x<0.1)共生结构的铋层状陶瓷材料,通过Mn离子调控Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_xO_(27)体系中的氧空位迁移和氧空位浓度的变化,研究了氧空位迁移和氧空位浓度对Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_xO_(27)陶瓷材料的电性能的影响。研究发现所有样品均为单一的共生铋层状结构,无杂相生成。在掺入Mn的陶瓷样品中,Mn离子占据钙钛矿结构中的Ti离子的位置;在x≤0.06时,氧空位迁移速率降低,氧空位迁移对陶瓷的电学性能影响占主导优势,介电损耗和漏电流减小,压电常数不断增大。随着Mn含量逐渐增加,当x>0.06时,氧空位的浓度对电学性能的影响占主要优势,氧空位浓度不断增大,介电损耗和漏电流增大,压电常数降低。在x=0.06时,压电常数d33为19.8 pC/N达到最大,此时介电损耗较低,综合电性能最优。
2024年05期 v.60;No.426 21-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 3264K] - 王浩伟;王颖;王佳蕊;郝继功;
采用了传统陶瓷制备工艺制备了(1-x)[0.935(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3-0.065BaTiO_3]-xPr_2FeCrO_6 (简写为BNT-BT-xPFC)无铅压电陶瓷,并研究了PFC掺杂对该体系陶瓷相结构与电性能的影响。PFC的引入将BNT-BT陶瓷所具有的三方/四方共存结构转变为赝立方相结构。伴随着相结构的转变,BNT-BT陶瓷的铁电有序性被破坏,电致应变性能获得显著提升。材料在PFC掺杂量为0.6 mol%时获得最佳的电致应变性能:单向电致应变值达0.41%(60 kV/cm),约合压电应变常数d_(33)~*(S_(max)/E_(max))为683 pm/V。同时,该组分陶瓷还具有良好的电致伸缩性能,其室温下的电致伸缩系数Q_(33)为0.023 m~4/C~2 (60 kV/cm)。同时,Q_(33)在室温至120℃温度区间无明显下降,呈现出优异的温度稳定性,表明该体系陶瓷在驱动器领域具有良好的应用前景。
2024年05期 v.60;No.426 27-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 4348K] - 王戌;樊贝贝;徐晓倩;董昕虹;郭学;
固体氧化物燃料电池（SOFC）作为一种清洁、高效的新型燃料电池，其电解质是决定电池整体性能的关键因素。以改性后的氧化钇稳定氧化锆（YSZ）为原料，光敏树脂作为固化剂，利用数字光处理技术（DLP）将固含量为20%YSZ进行逐层打印，通过控制变量的方法进行探究不同分散剂YSZ悬浮液稳定性影响，以及不同烧结温度下，YSZ电解质片致密度的影响。研究结果表明：以吐温-80和聚乙二醇400(PEG-400)作为分散剂的YSZ悬浮液稳定性较好，其中以吐温-80为分散剂的YSZ悬浮液最为稳定。将打印后的固含量为20%的YSZ电解质前驱体分别在1400℃、1450℃和1500℃进行烧结后，其收缩率分别为41.01%、48.81%和49.36%。在1500℃的烧结温度下，YSZ电解质在800℃的总电导率为3.19×10~(-2) S/cm。
2024年05期 v.60;No.426 35-40+47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2695K] - 赵丽宏;周海静;赵文武;
以硼酸和碳酸锶作为起始原料,利用高温固相法合成了SrB_4O_7光催化剂;通过XRD和紫外可见漫反射光谱对不同制备温度条件下合成光催化剂的结构及光吸收性能进行表征;利用光化学反应仪测试光催化剂的光催化性能;通过捕获实验探究了SrB_4O_7光催化剂的光催化机理。研究结果表明:在800℃、850℃和900℃下合成的SrB_4O_7光催化剂对罗丹明B的降解率分别为90.2%、84.8%和60.4%;800℃下合成的SrB_4O_7光催化剂光催化降解有机物过程中主要活性物质是羟基自由基(·OH)和超氧阴离子(O_2~(·-))。
2024年05期 v.60;No.426 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2612K]