1 国网浙江省电力有限公司温州供电公司, 浙江 温州，325000
2 中国电力科学研究院有限公司，北京 100192
3 国网浙江省电力有限公司，杭州，310063
以固态电解质构建的全固态锂离子电池具有极高的安全性及可靠性，是目前锂离子电池领域的研究热点，其中研发无机物-高分子复合固体电解质用于全固态锂离子电池具有重要意义。通过溶胶-凝胶法及球磨细化制备了纳米级Li7La3Zr2O12 (LLZO)粉末，进而采用溶液浇注法制备出以LLZO为活性填料，聚氧化乙烯(PEO)和聚偏氟乙烯(PVDF)共混的固态复合聚合物电解质。通过场发射扫描电子显微镜以及X射线衍射仪对材料的形貌、物相及电化学性能表征表明：添加质量分数为10%LLZO的LLZO/PEO/PVDF固态复合聚合物电解质具有高离子电导率(8.93×10-5 S/cm)以及稳定的电化学窗口(4.9 V)。添加LLZO之后的LiFePO4/Li全固态电池的倍率性能以及循环性能均得到提高，在60 ℃高温下，容量恢复率为99.4%，0.2 C循环100圈后容量保持率为84.1%。
锂镧锆氧 共混聚合物 固态复合聚合物电解质 全固态锂电池 lithium lanthanum zirconium oxygen blending polymer solid-state composite polymer electrolyte all-solid-state lithium-ion battery
1 兰州空间技术物理研究所 空间环境材料行为及评价技术国防科技重点实验室，兰州 730000
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安 710119
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
为验证La掺杂对于掺铒光纤抗辐照性能的影响，采用La掺杂光纤与无La掺杂光纤进行光纤辐照实验。使用60Co辐照源在常温下对光纤进行累积剂量100 krad，剂量率6.17 rad/s的辐照实验。结果发现，La掺杂光纤在1 200 nm处损耗为0.030 67 dB（km·krad），相比于无La掺杂光纤0.039 53 dB（km·krad）更低，且La掺杂光纤在辐照环境下的增益变化更小。通过光纤吸收谱和EPR谱辐照前后的对比，确定了Al-OHC缺陷为影响光纤辐致损耗的关键因素。La掺杂可以在一定程度上代替Al作为Er离子的分散剂从而增强光纤的抗辐照能力，且La掺杂对光纤的增益性能不会产生负面影响。该研究可为后续特种光纤在空间应用中的抗辐射加固设计提供参考。
激光通信 掺铒光纤 辐射效应 γ辐照 镧掺杂 Laser communication Erbium-doped fiber Radiation effects Gamma irradiation Lanthanum doping
内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
铬酸镧基陶瓷具有优异的性能, 在诸多领域内得到广泛的应用。致密的铬酸镧基陶瓷可作为高温固体氧化物燃料电池的连接体材料。本文综述了使用固相法、溶胶-凝胶法、燃烧及水热法等方法制备铬酸镧粉体的过程, 分析了铬酸镧基陶瓷难致密化的原因, 基于现阶段的制备方式总结了能实现致密化过程的多种新型烧结方式, 同时调研了不同位置的掺杂改性及复合等方式在电性能改善方面的研究进展, 最后对后续的研究发展方向进行了展望。
陶瓷 固态氧化物燃料电池连接体 铬酸镧 粉体合成 致密化 掺杂改性 电性能 ceramics solid oxide fuel cell connector lanthanum chromate powder synthesis densification doping modification electrical property
石家庄铁道大学材料科学与工程学院, 石家庄 050043
为构筑高效纸型催化剂用于碳烟消除, 如何设计不同活性基元并实现与基体纤维的协同效应非常重要。通过静电纺丝法制备了一系列La1-xKxMnO3(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)纳米纤维催化剂, 并以其为基元制备了纸型催化剂用于碳烟催化消除。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱以及程序升温还原等表征手段分析了纳米纤维催化剂中离子掺杂导致活性变化的原因, 并进行了碳烟氧化性能评价。结果表明: 所有的纳米纤维催化剂均呈现单一的钙钛矿结构, 当x≥0.3时, 样品中出现新相K2Mn4O8。样品中活性氧的数量是由K+置换La3+和Mn3+→Mn4+ 2个方面因素造成的。A位离子的置换增加了体系中氧缺陷程度, 但是高含量K的引入引发新相的形成, 使得体系中Mn3+→Mn4+开始占据主导地位, 氧空位数量逐渐增加。样品La0.6K0.4MnO3具有最佳的催化活性, 其T50为347 ℃。将纳米纤维与莫来石纤维按1:1比例制备的纸型催化剂活性最佳, T50为478 ℃。
锰酸镧 纳米纤维 纸型催化剂 碳烟氧化 lanthanum manganate nanofibers paper catalysts soot oxidation
1 武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心，武汉 430081
2 中国科学院理化技术研究所，北京 100190
采用高温固相反应工艺制备n(Ca2+)/n(Co2+)(n为摩尔)共掺杂LaAlO3陶瓷，研究了n(Ca2+)/n(Co2+)掺杂比例对LaAlO3陶瓷［La1-xCaxAl0.8Co0.2O3，0.25≤n(Ca2+)/n(Co2+)≤2.00］红外辐射性能的影响，探讨了LaAlO3陶瓷发射率提高的机理。结果表明，n(Ca2+)/n(Co2+)共掺杂LaAlO3陶瓷具有钙钛矿结构。在0.76~2.50 μm波段，掺杂比例［0.25≤n(Ca2+)/n(Co2+)≤1.00］的增加有助于提升陶瓷的发射率，n(Ca2+)/n(Co2+)=1.00的陶瓷样品(La0.8Ca0.2Al0.8Co0.2O3)有最高的平均发射率(0.87)；在2.50~14.0 μm波段，所有n(Ca2+)/n(Co2+)共掺杂LaAlO3陶瓷的平均发射率普遍高于0.94。发射率提高的原因为：n(Ca2+)/n(Co2+)共掺杂强化了自由载流子吸收、杂质能级吸收和晶格振动吸收。这种高发射红外陶瓷材料有望在热工装备的节能应用领域发挥作用。
铝酸镧陶瓷 钙钴共掺杂 红外辐射性能 发射率 lanthanum aluminate ceramics calcium and cobalt co-doping infrared radiation property emissivity
武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉 430081
SiC纳米线具有吸波性能强、作用频带宽、密度低的优点，但是由于SiC较差的阻抗匹配条件和较低的电导率，影响了其吸波性能的进一步提高。为了调节SiC的电子结构，改善其电磁性能，以硅微粉、活性炭、La2O3粉末为原料通过碳热还原法在1 600 ℃合成了La3+掺杂SiC纳米线。结果表明：掺杂La3+能够增大SiC纳米线的长径比和堆垛层错密度，增强其形成三维网状结构和界面极化的能力，其介电性能得到了提高。在2~18 GHz范围内，其介电实部由3.08~13.48(x=0)提升至3.33~19.75(x=1.0%)，介电虚部由3.45~6.98(x=0)提升至5.03~11.56(x=1.0%)。同时La3+掺杂提高了SiC纳米线的电导率，增强了其电导损耗。由于SiC纳米线界面极化和电导损耗的同时增强，掺杂2.0%的La3+的SiC纳米线在厚度为2.0 mm时达到了最小反射损耗(RL) -31.46 dB，有效吸收带宽(RL<-10 dB)为7.18 GHz。通过第一性原理计算研究了SiC纳米线及La3+掺杂SiC纳米线的电子结构，结果表明，La3+掺杂后SiC纳米线的带隙减小，验证了其导电性的增强。La3+掺杂能够在引入掺杂元素的同时增大SiC纳米线的堆垛层错密度，克服了掺杂元素时堆垛层错密度降低的现象，为合成高吸波特性SiC纳米线提供了思路。
碳化硅纳米线 镧离子掺杂 电磁波吸收 第一性原理 有效吸收带宽 silicon carbide nanowires lanthanum ion doping electromagnetic wave absorption first principles effective absorption bandwidth
1 华南农业大学工程学院，广州 510640
2 华南理工大学，广东省燃料电池技术重点实验室，广州 510640
3 广东贝源检测技术股份有限公司，广州 510663
直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)银基阳极具有高化学稳定性和抗硫抗积碳性能，然而受制于较差的催化性能，使得DC-SOFC的电化学性能一直无法让人满意。锶钴掺杂铁酸镧(LSCF)是一种催化性能佳，且兼具电子电导和离子电导的电极材料。通过LSCF修饰DC-SOFC的银基阳极(银-钆掺杂的氧化铈，Ag-GDC)，显著提高了银基阳极的催化性能和相应的电池输出性能。在850 ℃，对应的DC-SOFC的最大功率密度由224 mW/cm2提高264 mW/cm2。相应的半电池阻抗谱、电极材料的微观形貌和晶型结构、与恒电流放电测试表明，在LSCF修饰后，Ag-GDC的极化阻抗由0.543 Ω·cm2降低至 0.373 Ω·cm2，电极的微观形貌和晶型结构稳定，对应电池的燃料利用率由51.3%提升至57.9%。因此，LSCF修饰的Ag-GDC是一种性能良好且化学稳定的DC-SOFC理想阳极材料，有望推动DC-SOFC技术的进一步发展。
固体氧化物燃料电池 直接碳燃料电池 银基阳极 锶钴掺杂铁酸镧 复合阳极 solid oxide fuel cell direct carbon fuel cell silver anode strontium cobalt doped lanthanum ferrite composed anode
华中科技大学材料科学与工程学院, 材料成形与模具技术国家重点实验室, 武汉 430074
通过固相法制备Ta掺杂Li7La3Zr2O12(Ta-LLZO)陶瓷, 以LiOH为锂源合成Ta-LLZO粉末, 并以LiOH为助烧剂制备Ta-LLZO陶瓷, 研究了LiOH对Ta-LLZO陶瓷的组织结构和离子电导率的影响。结果表明: 以LiOH为锂源可促进立方相Ta-LLZO的生成。同时, 以LiOH为助烧剂, 可有效促进陶瓷的致密化, 在1 200 ℃烧结5 h可获得致密的立方相Ta-LLZO陶瓷。当助烧剂的添加量为6%(质量分数)时, 陶瓷的离子电导率可达6.23×10-4 S·cm-1。可见, 固相法制备的Li7La3Zr2O12在全固态锂离子电池中具有广阔的应用前景。
固体电解质 石榴石型 锂镧锆氧 固相反应 锂离子电导率 solid state electrolyte garnet-type lithium lanthanum zirconium oxides solid state reaction lithium ion conduction
1 常州大学材料科学与工程学院, 常州 213164
2 常州大学石油化工学院, 常州 213164
3 香港理工大学电气工程系, 香港 999077
采用两步预烧工艺制备Pb0.962 5La0.025(Mg1/3Nb2/3)1-zTizO3(z=0.28、0.29、0.30、0.31)陶瓷, 其准同型相界(MPB)的化学组成位于PbTiO3含量为0.29 mol和0.30 mol附近。选取准同型相界两侧的化学组成, 制备四方晶相Pb(Mg1/3Nb2/3)0.66Ti0.34O3和三方晶相Pb1-1.5xLax(Mg1/3Nb2/3)1-yTiyO3(x=0.083 3~0.041 7, y=0.206 7~0.273 3)陶瓷粉体。将两种晶相粉体按照设计比例(三方晶相摩尔分数w=0.3、0.4、0.5、0.6)混合, 干压成型, 烧结成化学组成相同、晶相占比不同的Pb0.962 5La0.025(Mg1/3Nb2/3)0.70Ti0.30O3陶瓷。研究了晶相组成对陶瓷压电性能、介电性能、铁电性能的影响。结果表明, 高温烧结后, 陶瓷中的三方晶相和四方晶相占比与配料比基本一致。当w=0.5时, 1 250 ℃烧结陶瓷中三方晶相与四方晶相含量占比分别为0.47、0.53, 晶粒平均尺寸为（5.24±0.23） μm, 相对密度为96.76%。陶瓷的压电应变常数d33、径向机电转换系数kp、厚度机电转换系数kt、相对介电常数εr、剩余极化强度Pr和场致应变系数S(1 Hz、3.5 kV/mm)分别为1 014 pC/N、0.67、0.64、10 955、24 μC/cm2和0.21%。该方法可人为调控化学组成位于准同型相界的陶瓷的晶相占比。
PLMN-PT陶瓷 压电陶瓷 镧掺杂 准同型相界 压电性能 介电性能 铁电性能 PLMN-PT ceramics piezoelectric ceramics lanthanum doping morphotropic phase boundary piezoelectric property dielectric property ferroelectric property
1 1.中国科学院 上海高等研究院, 上海 201210
2 2.中国科学院大学, 北京 100049
3 3.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
在反渗透脱盐过程中, 为了避免矿物质结垢广泛使用膦酸盐阻垢剂, 但这会对环境和浓缩液脱硬度产生不利影响, 需要在反渗透浓缩液处理前去除膦酸盐阻垢剂。本工作以活性炭(PAC)为载体, 采用共沉淀法制备了含有氢氧化镧与羟基氧化铁的复合材料(La/FeOOH@PAC), 利用La/Fe的协同作用提高吸附剂的吸附性能。采用不同手段对复合材料的结构和表面性质进行了表征, 并研究了其对模拟反渗透浓缩液中膦酸盐阻垢剂HEDP的吸附行为和性能, 考察了镧铁摩尔比、吸附时间、HEDP浓度和温度对其吸附性能的影响。实验结果表明: 制备的复合材料在298 K、pH=8.0和吸附剂用量为0.4 g/L的条件下, 其吸附等温线符合Langmuir模型, 理论最大吸附量为65.359 mg·g-1, 吸附动力学可用拟二级动力学方程来描述, 同时吸附过程为自发放热过程。XPS分析表明吸附剂的主要吸附机理为与镧/铁连接的羟基基团和HEDP之间的配体交换作用。
羟基氧化铁 氢氧化镧 粉末活性炭 HEDP 阻垢剂 iron oxyhydroxide lanthanum powder activated carbon HEDP antiscalant
