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稀有金属材料与工程 2006年第12期35卷 1936-1939页

作者：王得印王育华兰州大学甘肃兰州730000

采用硝酸盐热分解法合成了CaLa1-xAl3O7?xEu3+(0≤x≤1)粉末样品,研究了其在紫外和真空紫外激发下的发光特性及Eu3+掺杂量对CaLa1-xAl3O7?xEu3+发光强度的影响。XRD分析结果表明,当0≤x≤1时体系都能形成很好的单相。在254nm紫外(UV)激... 详细信息

采用硝酸盐热分解法合成了CaLa1-xAl3O7?xEu3+(0≤x≤1)粉末样品,研究了其在紫外和真空紫外激发下的发光特性及Eu3+掺杂量对CaLa1-xAl3O7?xEu3+发光强度的影响。XRD分析结果表明,当0≤x≤1时体系都能形成很好的单相。在254nm紫外(UV)激发下,其发射光谱由位于550nm^710nm几条锐线发射峰组成,以616nm处发射为主,当x=0.2时发射强度最高。在147nm真空紫外(VUV)激发下,CaLa1-xAl3O7?xEu3+的发射光谱峰形与254nm(UV)激发下一致,当x=0.2时发射强度最高,但是强度较254nm(UV)激发下弱,表明UV和VUV激发下荧光体的发光机理不同。

关键词： CaLaAl3O7 Eu 黄长石结构 UV/VUV

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黄长石型氧离子导体研究进展

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中国稀土学报 2020年第3期38卷 345-358,I0002页

作者：周立佳耿仕鹏尹从岭匡小军桂林理工大学材料科学与工程学院广西桂林541004

具有通式A2B′(B2O7)的层状黄长石结构是由交替的A2大阳离子层和B′(B2O7)四面体层构成。当A位离子为混合的稀土金属元素和碱土金属元素时, B′和B位离子可为同种三价元素离子,比如铝或镓。在B′(B2O7)四面体层中,四面体呈(3, 4)连接从... 详细信息

具有通式A2B′(B2O7)的层状黄长石结构是由交替的A2大阳离子层和B′(B2O7)四面体层构成。当A位离子为混合的稀土金属元素和碱土金属元素时, B′和B位离子可为同种三价元素离子,比如铝或镓。在B′(B2O7)四面体层中,四面体呈(3, 4)连接从而沿着层堆积方向形成五元环通道。而夹在相邻四面体层中间的A位大阳离子处于五元环通道的八配位环境中。这种特殊的层状结构中不同位置上的阳离子在发生不等价取代或者被氧化时,结构中可以引入一定量的缺陷从而引起局域结构的变化和物理性能的改变。2008年,黄长石镓酸盐材料被发现其稀土离子对碱土金属离子的取代可以引入具有高迁移能力的间隙氧缺陷,在中低温固态氧化物燃料电池电解质材料上呈现了潜在的应用价值,因此具有黄长石型结构的材料及其离子导电性质受到越来越多的关注。总结了自2008年以来基于黄长石结构的氧离子导体在新材料制备、缺陷稳定和迁移机制等方面的研究工作进展。

关键词：黄长石结构氧离子导体缺陷工程四面体稀土

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含有四面体结构单元的氧离子导体

含有四面体结构单元的氧离子导体

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第十二届固态化学与无机合成学术会议

作者：匡小军 Matthew J.Rosseinsky Ivana R.Evans 中山大学化学与化学工程学院 Department of Chemistry The University of LiverpoolLiverpoolL69 7ZDUK Department of Chemistry Durham UniversityScience SiteDurham DH1 3LEUK

固态氧化物燃料电池的发展趋势是降低其工作温度到500℃左右,这需要高氧离子导电率的电解质材料。传统的氧离子导体主要基于氧空位导电,比如掺杂的萤石型ZrO和CeO和钙钛矿型LaGaO镓酸盐:这些材料的结构具有高对称性,且含有6配位或8配位... 详细信息

固态氧化物燃料电池的发展趋势是降低其工作温度到500℃左右,这需要高氧离子导电率的电解质材料。传统的氧离子导体主要基于氧空位导电,比如掺杂的萤石型ZrO和CeO和钙钛矿型LaGaO镓酸盐:这些材料的结构具有高对称性,且含有6配位或8配位的多面体。目前新型的含有四面体单元的氧离子导体正逐渐受到重视,比如磷灰石型La(Si/GeO)O-1.5x)硅酸盐和锗酸盐,β-SnWO型的LaMoO钼酸盐以及黄

关键词：氧离子导体黄长石结构萤石型结构固态氧化物燃料电池

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低介电常数Ge基微波介质陶瓷的制备与性能研究

低介电常数Ge基微波介质陶瓷的制备与性能研究

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作者：尹长志桂林理工大学

学位级别：硕士

随着物联网、大数据以及5G网络的快速发展,相继推动着微波通讯技术向高频化、频率可调化的方向发展,对微波元器件的低成本化、小型化、集成化以及模块化的要求越来越高,低介电常数、高品质因数和谐振频率温度系数近零的新型微波介质陶... 详细信息

随着物联网、大数据以及5G网络的快速发展,相继推动着微波通讯技术向高频化、频率可调化的方向发展,对微波元器件的低成本化、小型化、集成化以及模块化的要求越来越高,低介电常数、高品质因数和谐振频率温度系数近零的新型微波介质陶瓷的合成与制备成为人们研究的重点。为了开发新型低介电常数微波介质陶瓷,本文通过传统固相法制备了黄长石结构M’M"GeO(M’=Ba,Sr;M"=Mg,Zn)和硅锌矿微波介质陶瓷,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和振动光谱分析探究其物相组成、晶体结构、微观形貌和致密度等对微波介电性能的影响。主要研究结果包括:(1)BaM"GeO(M"=Mg,Zn)都属于四方黄长石结构,空间群为P-42m(113)。在最佳烧结温度1280℃时,BaMgGeO为纯相,微波介电性能为?～7.76,Q?f～20700GHz,?～-55ppm/℃。通过加入正谐振频率温度系数的TiO,制备BaMgGeTiO系列微波介质陶瓷,调节谐振频率温度系数近零,在x=0.6时,谐振频率温度系数为-18.5ppm/℃,进一步增大Ti的含量会出现BaTiO第二相。BaZnGeO陶瓷的最佳烧结温度为1180℃,其微波介电性能为?～9.0,Q?f～13950GHz,?～-75ppm/℃。X射线衍射Rietveld结构精修、SEM以及拉曼光谱结果都证实存在少量的第二相BaZnGeO。(2)SrM"GeO(M"=Mg,Zn)陶瓷同属于四方黄长石纯相。SrM"GeO(M"=Mg,Zn)分别在1330℃和1290℃烧结时,具有最佳的微波介电性能:?～8.56和8.81,Q?f～28800GHz和35700GHz,?～-70.5ppm/℃和-84.4ppm/℃。两种陶瓷都可以与CaTiO形成复合陶瓷,实现了谐振频率温度系数的调控。(3)通过传统固相法,在980～1220℃之间烧结制备了一系列硅锌矿ZnGeO(-0.1?x?0.2)陶瓷。通过XRD、拉曼光谱、SEM、以及远红外反射光谱等方法探究了Ge非化学计量比对物相组成、晶体结构、致密性、微观形貌以及微波介电性能的影响。实验结果表明,当x?0时,存在ZnO第二相,当x=0.02时,可以制备纯相ZnGeO;x?0.05时,存在第二相GeO,表明适当增加Ge的含量有利于抑制第二相;当x=0.1时有最佳的微波介电性能:ε～7.09,Q×f～112700GHz,?～-51ppm/C。远红外反射光谱表明ZnGeO的理论品质因数为215234GHz,说明存在气孔、第二相、致密度等外在因素影响,恶化了ZnGeO样品的介电性能。可以通过优化制备工艺降低外在因素对介电性能的影响,进一步提高ZnGeO的微波介电性能。

关键词：微波介质陶瓷低介电常数高品质因数黄长石结构硅锌矿

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硅基低介微波介质陶瓷的制备与性能

硅基低介微波介质陶瓷的制备与性能

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作者：王宇桂林理工大学

学位级别：硕士

近年来,人工智能、物联网、大数据等新兴技术发展迅速,微波通信设备趋向于高集成度、小型化、高稳定性和低成本发展。为了满足现代通信微波电路的需要,对具有低介电常数(ε)、高品质因数(Q×f)、近零谐振频率温度系数(τ)微波介质陶瓷... 详细信息

近年来,人工智能、物联网、大数据等新兴技术发展迅速,微波通信设备趋向于高集成度、小型化、高稳定性和低成本发展。为了满足现代通信微波电路的需要,对具有低介电常数(ε)、高品质因数(Q×f)、近零谐振频率温度系数(τ)微波介质陶瓷材料提出更高的要求。硅基微波介质陶瓷因具有低介、高品质因数且原料易获取、资源丰富、廉价等优势得到了广泛研究。为了探索具有应用价值的新型低介微波介质陶瓷,在本论文中,我们采用传统固相法制备了CaMSiO(M=Yb、Y)与CaBCO(B=Al、Ga;C=Si、Ge)微波介质陶瓷。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、离子极化率、堆积率、键价理论、远红外反射光谱等对陶瓷样品的物相组成、晶体结构、微观形貌与微波介电性能进行了探究。主要研究结果如下:(1)首先,通过传统固相合成法得到了正交结构(pnma)的CaMSiO(M=Yb、Y)陶瓷。其中在1420℃烧结的CaYbSiO陶瓷相对密度为86.5%,其微波介电性能为ε=7.2、Q×f=21,037 GHz、τ=-64.1 ppm/℃;在1400℃烧结的CaYSiO陶瓷相对密度为87.2%,其微波介电性能为ε=7.4、Q×f=12,255GHz、τ=-68.7 ppm/℃。为了提高以上两种陶瓷的致密度,采用高能球磨工艺对该陶瓷的制备进行了进一步研究。高能球磨工艺得到的预处理粉末与普通球磨相比具有更小的平均粒径,在该工艺下,CaYbSiO陶瓷的最佳烧结温度降低至1260℃,相对密度及微波介电性能提升至98.36%、ε=9.2、Q×f=56,400 GHz、τ=-77.5 ppm/℃;CaYSiO陶瓷的最佳烧结温度降低至1240℃,相对密度及微波介电性能提升至94.6%、ε=8.7、Q×f=29,094 GHz、τ=-76.9 ppm/℃。通过远红外反射光谱分析,CaYbSiO与CaYSiO陶瓷在微波段的外推本征介电常数分别为8.9与9.0;由本征介电损耗推算的品质因数分别为79,815 GHz与33,470 GHz。其中在50-400 cm低频范围的介电极化贡献分别为5.57和6.32,占50-1000 cm波数内介电常数外推值的85.3%及89%。(2)CaYbSiO陶瓷具有较大的谐振频率温度系数,阻碍其直接应用于微波器件领域。目前调节谐振频率温度系数的方式主要分为:通过改变离子类型及比例、形成固溶体、将两种具有正反τ值的材料进行复合。本文采用最常用的两相复合的方式对CaYbSiO陶瓷的τ值进行调节,通过调控CaYbSiO陶瓷与Ca TiO的比例得到了系列不同温度系数的(1-x)CaYbSiO-x Ca TiO复合陶瓷。其中,0.91CaYbSiO‐0.09Ca TiO陶瓷在1240°C下具有最佳的微波介电性能:ε=12.93、Q×f=26,729 GHz、τ=+2.9 ppm/℃。(3)采用传统固相合成法制备得到系列具有四方黄长石结构的CaBCO(B=Al,Ga;C=Si,Ge)陶瓷。CaGaSiO陶瓷在1360°C下的相对密度高达98.5%,微波介电性能为ε=10.3、Q×f=30,413 GHz、τ=-12.1 ppm/℃,由CaGaSiO陶瓷远红外反射谱外推的本征介电性能为:ε=10.735、Q×f=34,722 GHz,其中在50-400 cm低频范围的介电极化贡献为5.235,占50-1000 cm波数范围内介电常数外推值的81.8%,表明CaGaSiO微波介质陶瓷在微波频段的介电极化与声子在远红外区域的振动吸收有关。而CaAlSiO陶瓷在1340°C下同样具有较高的相对密度(98.2%),微波介电性能为ε=7.7、Q×f=17,600 GHz、τ=-51.06 ppm/℃。在1280°C得到的黄长石结构的CaGaGe O陶瓷的相对密度仅为86%,微波介电性能为ε=5.86、Q×f=5,153 GHz。

关键词：微波介质陶瓷低介电常数硅基黄长石结构

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黄长石间隙氧离子导体

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第十四届固态化学与无机合成学术会议

作者：匡小军徐军古王全超桂林理工大学材料科学与工程学院

降低固态氧化物燃料电池的工作温度到500℃左右需要高氧离子导电率的电解质材料。氧离子导电载流子有氧空位和间隙氧两种,掺杂的萤石型ZrO和CeO和钙钛矿型LaGaO镓酸盐属于氧空位导电;一些含有四面体单元的磷灰石型La(Si/GeO)O硅酸盐和... 详细信息

降低固态氧化物燃料电池的工作温度到500℃左右需要高氧离子导电率的电解质材料。氧离子导电载流子有氧空位和间隙氧两种,掺杂的萤石型ZrO和CeO和钙钛矿型LaGaO镓酸盐属于氧空位导电;一些含有四面体单元的磷灰石型La(Si/GeO)O硅酸盐和锗酸盐,β-SnWO型的LaMoO钼酸盐以及黄长石型LaSrGaO镓酸盐属于间隙氧导电。四面体中心离子具有可变氧配位数以及四面体的旋转和变形灵活性是具有四面体结构单元的材料呈现出良好的氧离子导电行为的关键因素。ABO黄长石结构含有交替的A大阳离子层和BO四面体层,四面体呈(3,4)-连接形成五元环通道,间隙氧可以进入五元环通道中位于两个A离子之间并通过融入四面体配位环境中而被稳定,其迁移是通过骨架四面体的协同作用在四面体层内五元环间跳跃来实现的。本报告将对我们近年来在黄长石氧离子导体的合成,结构,性质以及间隙氧稳定和迁移机理上的研究工作进展做介绍。

关键词：氧离子导体黄长石结构四面体间隙氧固态氧化物燃料电池

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