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Ni2+掺杂ZnO薄膜及粉体的结构和发光性能研究

徐送宁 , 蔡宗岐 , 孙乃坤 , 柳峰 , 高印博 , 赵美星

功能材料

采用激光脉冲沉积法,用XeCl准分子激光器在Si (100)基片、真空和5Pa氧气气氛下制备了Ni2+(0.8%(原子分数))掺杂的呈六角纤锌矿结构的ZnO薄膜.氧气气氛下制备的薄膜沿(002)取向生长,表面比较平整,平均颗粒尺寸为80nm.真空条件下制备的薄膜出现Zn2SiO4杂相,平均颗粒尺寸为150nm.和真空条件下制备的薄膜相比,氧气气氛下制备的薄膜具有较强的ZnO本征发光,在425nm附近出现由于填隙Zn缺陷引起的较宽的蓝光发光带,并且在482nm处出现了由于氧空位和氧间隙间的转换引起的较强的蓝光发光峰,同时由于氧缺陷引起的449nm附近的蓝光发光峰强度明显降低.

关键词: 激光脉冲沉积 , Ni掺杂 , ZnO薄膜 , 光致发光 , 缺陷发光

纳米Ni-TiO2光催化剂的制备及其性能研究

罗玉萍 , 段萍 , 张瑾 , 朱忠其 , 柳清菊

材料导报

采用溶胶-凝胶法制备了过渡金属Ni掺杂纳米TiO2光催化剂(Ni-TiO2),采用XRD、纳米粒度、UVVis和PL对其进行了表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,研究了Ni掺杂量以及热处理温度对NiTiO2性能的影响.结果表明:当pH=2.5、n(Ni)∶n(Ti)=1%、热处理温度为500℃时制备的样品在普通日光灯下、5h内对MB的光催化降解率达到92.54%,明显优于Degussa P25在相同条件下的降解率(50.69%).

关键词: 纳米TiO2 , Ni掺杂 , 亚甲基蓝 , 光催化降解

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性

张宝 , 李新海 , 王晓琼 , 王志兴 , 郭华军

中国有色金属学报

采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4及改性的LiFe0.9Ni0.1PO4和LiFe0.9Ni0.1PO4/C材料.采用X射线衍射仪和扫描电镜分析样品的晶体结构和表面形貌.结果表明:改性后的LiFe0.9Ni0.1PO4和LiFe0.9Ni0.1PO4/C材料与LiFePO4一样均为单一的橄榄石结构.以20 mA/g电流密度充放电,LiFe0.9Ni0.1PO4的首次放电容量为140 mA·h/g,较LiFePO4增加了12%;而复合掺杂得到的含碳量为2.8%的LiFe0.9Ni0.1PO4/C材料,首次放电容量达162 mA·h/g,充放电循环30次后放电电容量仍为147 mA·h/g,容量衰减仅为9%.当充放电电流密度提高到80 mA/g时,LiFePO4、LiFe0.9Ni0.1PO4和LiFe0.9Ni0.1PO4/C的放电容量分别为86、114和140 mA·h/g.改性后的LiFe0.9Ni0.1PO4/C的电化学性能得到了较大的改善.

关键词: LiFePO4 , Ni掺杂 , 碳包覆 , 电化学性能

Ni对非晶态Co-B合金电化学储氢性能的影响

吕东生 , 李伟善

稀有金属材料与工程

通过化学还原共沉积法引入元素Ni制备了三元非晶态Co-Ni-B合金,并研究了元素Ni对非晶Co-B合金电化学储氢性能的影响.结果表明,含镍23.8 at%非晶态Ni-Co-B合金的可逆放电容量约为250 mAh/g,较非晶Co-B合金下降约20 mAh/g,但循环稳定性二者相同,即在650mA/g的高电流密度下循环60次容量几乎保持不变.但进一步增加Ni含量,含镍35.8 at%的非晶态Ni-Co-B合金的放电容量和循环稳定性都较不掺杂时发生大幅下降.但是,元素Ni的引入能有效抑制高电流密度充电过程中Co-B合金表面大量氢气的析出,减小电极放电电压平台和容量在循环过程中的波动.这可能得益于以下2个原因:(1) 非晶Ni-Co-B合金对水分解的电催化活性降低;(2) 吸附态氢原子在非晶Ni-Co-B合金基体中的扩散速度高于在Co-B合金中的扩散速度.

关键词: 电化学储氢 , 非晶态Co-B合金 , Ni掺杂 , 析氢

Ni掺杂ZnO晶体的制备及红外光谱特性

赵俊锋 , 陈建华 , 陈文华 , 沈晓冬 , 陆春华

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2010.04.006

采用水热法制备了不同比例Ni掺杂ZnO晶体.XRD结果表明,Ni掺杂浓度较低时,生成置换型氧化锌镍固溶体,当Ni掺杂浓度增加到5%时,Ni2+过饱和,析出部分立方NiO.FT-IR结果显示:当水热温度达到160℃时,粒子运动速率越快,晶格空隙越开放,Ni2+替代Zn2+形成固溶体的数目增多,掺杂ZnO在906cm-1附近出现了一个新的吸收带,并且随着掺杂浓度的增加,吸收带变强变宽;提高前驱物的pH值,实际进入ZnO晶格Ni2+浓度越高,造成的晶格缺陷越多,从而使吸收带出现了蓝移,表现出良好的红外吸收特性.

关键词: ZnO , 水热法 , Ni掺杂 , 红外

碳包覆镍掺杂LiFePO4正极材料的合成与电化学性能

庄大高 , 赵新兵 , 谢健 , 曹高劭 , 涂健 , 涂江平

稀有金属材料与工程

采用水热法在160℃下合成了单相橄榄石结构的LiFePO4和LiFe0.95Ni0.05PO4.经550℃聚丙稀裂解碳包覆后得到LiFePO4/C的颗粒尺寸在200 nm左右,碳包覆镍掺杂LiFe0.95Ni0.05PO4/C的颗粒尺寸在100 nm以下.电化学测试结果表明:LiFePO4/C和LiFe0.95Ni0.05PO4/C的0.1 C首次充放电可逆容量分别达到154 mAh·g-1和149 mAh·g-1,但掺镍的LiFe0.95Ni0.05PO4/C具有更优异的大电流充放电循环特性,0.5 C和1 C充放电100次后的放电容量分别达到147 mAh·g-1和134 mAh·g-1.

关键词: 水热合成 , LiFePO4 , Ni掺杂 , 锂离子电池 , 正极材料

Fe,Ni掺杂(Zr,Sn)TiO4陶瓷的结构和介电性能

陈力颖 , 吴顺华 , 董向红

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2002.03.019

用电子陶瓷工艺制备主晶相为(Zr,Sn)TiO4的介电陶瓷,(Zr,Sn)TiO4的结构属正交晶系,空间群Pbcn研究用Fe,Ni掺杂对(Zr,Sn)TiO4陶瓷的介电性能的影响:铁掺杂降低了瓷料的烧结温度,同时减小了系统的Q值(Q=i/tgδ);但在一定的范围内,随着Ni掺杂量的增大,Q值的下降被抑制,这可能是因为Ni离子阻碍了Fe离子扩散进入晶粒,使得Fe离子富集在晶界上,形成Fe-Ni尖晶石结构,减少了Fe对Q值的影响.

关键词: (Zr,Sn)TiO4 , 介电性能 , Ni掺杂 , Fe掺杂

Ni掺杂TiO2电子和几何结构的第一性原理研究

于智清 , 王逊 , 杨合 , 薛向欣

材料与冶金学报 doi:10.14186/j.cnki.1671-6620.2017.02.013

利用密度泛函理论框架下的第一性原理方法,对不同掺杂量、不同方式的Ni掺杂锐钛矿相TiO2(anatase TiO2:A-TiO2)的晶胞结构、缺陷形成能和态密度图像等进行了研究,并着重讨论了掺杂Ni离子周围配位场改变对体系电子结构的影响.结果表明,掺杂方式的不同对Ni-TiO2超晶胞的几何结构有较大影响.正是几何结构的变化导致掺杂Ni离子处于不同类型的晶体配位场之中,这是掺杂体系电子结构差异的本质原因.通过对掺杂体系形成能的比较,发现Ni掺杂TiO2的具体方式取决于晶体生长过程中的氧环境.通过对体系电子结构的研究,发现各种掺杂体系的禁带中都出现由Ni3d-O2p轨道杂化形成的杂质能级.Ni离子替代晶格Ti掺杂会使吸收光谱红移,而Ni的晶隙掺杂则使吸收光谱蓝移,且这种光谱吸收带边的差异会随掺杂浓度的增加而增大.

关键词: Ni掺杂 , 掺杂方式 , 晶胞结构 , 态密度 , 第一性原理

Ni掺杂对Co4-xNixSb12热电转换性能的影响

赵雪盈 , 史迅 , 陈立东 , 唐新峰

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2006.00392

采用熔融法合成了Skutterudite化合物Co4-xNixSb12, 并研究了Ni掺杂对该化合物的高温热电性能的影响. 实验结果表明: 由于Ni向Skutterudite结构中提供电子, 导致化合物的载流子浓度和电导率随Ni置换量的增加而增加, Seebeck系数为负值, Seebeck系数的峰值温度随Ni置换量的增加向高温方向移动; Ni置换引入了电子-声子散射, 导致晶格热导率降低. 对于Skutterudite化合物Co4-xNixSb12, 得到的最大热电性能指数ZT约为0.55.

关键词: Ni掺杂 , skutterudite , thermoelectric transport properties

Ni掺杂对Co4-xNixSb12热电转换性能的影响

赵雪盈 , 史迅 , 陈立东 , 唐新峰

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2006.02.022

采用熔融法合成了Skutterudite化合物Co4-xNixSb12,并研究了Ni掺杂对该化合物的高温热电性能的影响.实验结果表明:由于Ni向Skutterudite结构中提供电子,导致化合物的载流子浓度和电导率随Ni置换量的增加而增加,Seebeck系数为负值,Seebeck系数的峰值温度随Ni置换量的增加向高温方向移动;Ni置换引入了电子-声子散射,导致晶格热导率降低.对于Skutterudite化合物Co4-xNixSb12,得到的最大热电性能指数ZT约为0.55.

关键词: Ni掺杂 , Skutterudite , 热电性能

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