一、Thermodynamic equilibrium studies of nanocrystallite SrTiO_3 grain boundaries by high temperature photoelectron spectroscopy（论文文献综述）
杨晓帆[1]（2021）在《石墨晶间缺陷孔中原位制备催化剂及其析氢析氧性能的研究》文中指出全球能源形势正在经历巨大变革,可再生能源成为人类实现可持续发展的重要基石。作为理想的新型能源,氢能激发了人们的研究兴趣。电解水制氢技术在可再生能源储存领域占有重要地位,开发高效价廉的催化剂是制氢技术的重中之重。在工业应用中,催化剂需要同时满足成本低价、简单易制、强健稳定、性能优异等要求。在本文中,筛选出具有晶间缺陷孔隙的高纯多晶石墨作为催化剂基底,直接将前体溶液滴涂在石墨表面上,并通过晶间缺陷孔隙渗入石墨基底内部,在其中完成催化剂的合成和原位固定,不用任何粘结剂。所制备的3种催化剂在析氢反应和析氧反应中表现出优良的催化活性和稳定性。主要研究内容和结果有:催化剂基底材料的筛选及石墨结构表征。选择多晶金属镍、铜、石墨、玻碳、碳糊、碳纸和膨胀石墨作为自支撑电极的基底材料,将镍铁前体溶液负载到基底上,原位制备不同基底的镍铁基催化剂。通过电化学测试,比较它们在碱性介质中的析氧性能。结果表明,具有晶间缺陷孔隙的多晶石墨是最优基底材料。所采用石墨棒内部的总孔隙率为15.4%,其中孔径不大于10 nm的孔隙率为6.36%。石墨内孔径不大于10 nm总孔容为0.030 cm3g-1。数量占主导的孔径为2～3 nm。晶相表征证明石墨体为多晶结构,含有丰富的狭缝型的内部通道缺陷。这种丰富的孔结构特征,为“以导电基质内晶格间隙通道为纳米反应器负载电催化剂”的研究思路提供了可行性。镍铁基析氧催化剂的制备和表征。以高纯多晶石墨作基底,在石墨内部的晶间缺陷孔隙（Graphite Intergranular Pores,GIP）中固定催化剂纳米颗粒。以硝酸镍和硝酸铁为前体溶液,将前体溶液滴涂在石墨表面,制备催化剂NiFe@GIP。通过线性扫描伏安、塔菲尔曲线、交流阻抗等电化学方法测试了NiFe@GIP在碱性溶液中的催化性能。采用拉曼光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、场发射电子透射电镜研究其结构和催化机理。在1.0 M KOH电解液中,NiFe@GIP仅需过电势0.21 V,即可达到电流密度10 m A cm-2。在电流密度100 m A cm-2条件下连续稳定析氧24 h,过电势没有明显升高。前体溶液中的Ni2+和Fe3+能够通过晶间缺陷孔隙渗入石墨基底约3.6 mm,NiFe@GIP的析氧活性随着打磨厚度增大而降低,打磨厚度达3.6 mm时,活性接近消失。结果证实,（Ni,Fe）OOH是NiFe@GIP催化析氧反应的活性组分。痕量铂析氢催化剂的制备和表征。以高纯多晶石墨作基底,氯铂酸为前体溶液,将前体溶液滴涂在石墨表面,制备催化剂Pt@GIP。通过线性扫描伏安,塔菲尔曲线,循环伏安,交流阻抗等电化学测试方法分析Pt@GIP在酸性溶液中的催化性能。采用拉曼光谱,X射线衍射谱图,X射线光电子能谱图,场发射电子扫描电镜图片,场发射电子透射电镜图片研究其结构和催化机理。在1.0 M H2SO4电解液中,在电流密度10 m A cm-2时,Pt@GIP的过电势仅为0.025 V,优于析氢基准催化剂Pt/C。Pt@GIP在电流密度10 m A cm-2条件下连续发生析氢反应24 h,在强电流密度500 m A cm-2条件下连续反应8 h,催化活性都没有明显的变化。前体溶液中的Pt离子能够通过晶间缺陷孔隙渗入石墨基底约3.6 mm,Pt@GIP的析氢活性随着打磨深度增大而降低,打磨3.6 mm的厚度以后,活性接近消失。数据表明,被电化学还原生成的Pt是Pt@GIP催化析氢反应的活性组分。镍铁硫复合物析氢析氧双功能催化剂的制备和表征。设计并制备了在一种电解液中既能析氢又能析氧的双功能催化剂Ni-Fe-S@GIP。以高纯多晶石墨作基底,硫代乙酰胺,硝酸镍和硝酸铁为前体溶液,将前体溶液滴涂在石墨表面,制备催化剂Ni-Fe-S@GIP。通过线性扫描伏安法,塔菲尔曲线法,交流阻抗法,循环伏安法等电化学测试方法分析Ni-Fe-S@GIP在碱性溶液中的催化性能。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、场发射电子透射电镜研究其结构和催化机理。在1.0 M KOH电解液中,在电流密度达到10 m A cm-2时,Ni-Fe-S@GIP所需的析氢过电势为0.240 V,析氧过电势为0.197 V,全水解电压为1.64 V,可以媲美目前报道的性能最好的非贵金属碱液双功能催化剂。在电流密度10 m A cm-2和100 m A cm-2条件下,Ni-Fe-S@GIP经连续全水解反应24 h后,催化性能均没有明显的降低。前体溶液中的S2-,Ni2+和Fe3+能够通过缺陷通道渗入石墨基底3.5 mm以上,Ni-Fe-S@GIP的析氢、析氧活性随着打磨厚度增大而降低,打磨3.5 mm后,催化活性仍高于空白石墨基底。结果显示,Ni-Fe-S@GIP在催化析氢和析氧时的活性组分不同,析氢反应时活性组分为掺杂了Fe（II）的NiS,析氧反应时的活性组分则为掺杂Fe（III）的Ni OOH。综上所述,本文以多晶石墨为基底材料,利用其晶粒间孔道为催化剂的合成反应器并进行原位固定,制备了多种高效、稳定、价廉的析氢和析氧催化剂。石墨基底构成了围绕和分离催化剂颗粒的整体的刚性导电介质,因此降低了它们之间的电子转移垒,并提升催化剂纳米颗粒的分散稳定性。制备过程简单、反应条件温和、环保,易于大规模制备,有很大的工业应用潜力,为工业化催化剂的研究开发提供了一个新途径。
孙秀彩[2]（2021）在《结构诱导石墨烯定位成核生长及插层剥离的理论研究》文中指出石墨烯作为新型的二维碳材料,具有优异的电学、热学、光学和力学等性能,在微电子器件、催化、传感和电池电极等领域具有广泛的应用前景。在众多的合成方法中,化学气相沉积（CVD）法制备石墨烯是目前获得大尺寸单晶石墨烯最具潜力的方法。然而,由于自发形核形成大量晶界缺陷,会严重降低石墨烯的电学性能。针对这一问题,在衬底上人为引入“籽晶”种子,利用其结构诱导效应促进石墨烯的定位成核生长,能够降低石墨烯的成核密度,进而提高石墨烯单晶性及其电学性能。然而,CVD法生长石墨烯大都在铜等金属衬底上进行,在对石墨烯进行表征和实际应用时必须将其转移到表征平台或者绝缘/半绝缘衬底上。由于石墨烯和铜、银等金属衬底材料的相互作用,极易因为剥离转移造成石墨烯的破损或者缺陷,显着增加了石墨烯转移的难度,并严重影响了石墨烯的表征结果,限制了其在器件中的应用。利用原子插层工艺,能够削弱石墨烯和衬底界面的相互作用,提高石墨烯的剥离性能。由于石墨烯成核生长以及原子插层过程中存在复杂的结构演变和化学反应,传统的实验测试手段难以对其进行详细地追踪和描述,使其作用规律和微观机制尚未被充分认识。理论模拟方法有望弥补目前实验表征的局限,为原子尺度上材料结构和反应特性的基础研究提供有效的途径。本论文以提高石墨烯单晶性和电学性质为基本出发点,首先研究了 CuO和h-BN（简称BN）作为“籽晶”种子对石墨烯定位成核生长的结构诱导效应以及缺陷形成的影响规律。通过探究H2气氛及其浓度对BN“籽晶”形貌的影响,获得了H2刻蚀条件下结构诱导的优化机制。为了提高石墨烯剥离性能,选择S及系列卤素原子（F、Cl、Br和I）作为插层剂,研究了插入石墨烯及铜衬底界面的微观机制,探究了不同条件（温度、压力和插层浓度）下,界面不同插层结构的形成和稳定性。在此基础上,研究了原子插层对削弱石墨烯与衬底相互作用的规律和微观机制,从而为在铜衬底上制备高质量、电学性能优异的单晶石墨烯提供了理论依据。最后,进一步探讨了铜衬底和石墨烯界面可能形成的新型二维材料及石墨烯基异质结构,通过电子结构的分析探索其应用前景。主要研究内容和结论如下:第一章,论述了本论文的研究背景和研究意义,简要介绍了石墨烯的结构与性质、合成和转移方法及研究现状。第二章,简单介绍了密度泛函理论和分子动力学的基本原理,以及本论文所使用的VASP和LAMMPS计算软件包。第三章,主要研究了 Cu（111）衬底上石墨烯围绕CuO“籽晶”成核、生长的微观过程和机制,并通过实验验证了 CuO作为“籽晶”种子对石墨烯成核生长的诱导作用。在此基础上,进一步研究了引入CuO“籽晶”对成核初期形成缺陷石墨烯结构的影响。研究表明,石墨烯的成核生长主要受活性C原子支配,C原子围绕CuO“籽晶”的吸附能和聚集能垒明显比纯Cu（111）表面上更低,因此CuO可以作为“籽晶”种子显着促进石墨烯的初始成核。此外,计算表明,相比于形成完美C6环,CuO的引入并不会造成形成C5、C7缺陷环的能垒降低,因此CuO“籽晶”的引入并不会明显导致在形核初期形成缺陷石墨烯结构。进一步的实验研究发现,围绕CuO“籽晶”生长的石墨烯层数为1～2层,并且具有良好的结晶取向及结构完整性。第四章,选择了 BN作为“籽晶”种子,研究了其对石墨烯成核生长的结构诱导效应,以及对生成石墨烯缺陷的影响规律。理论和实验研究表明,BN团簇具有良好的稳定性,其边缘可以作为C吸附和聚集的活性位点。相比于纯Cu（111）表面,C原子围绕BN/Cu（111）台阶的吸附能和聚集能垒会明显降低。并且,BN“籽晶”的引入还可以有效降低Ci团簇生长过程中的自由能等能量,并显着提高石墨烯的成核速率。进一步研究发现,较低的碳源浓度更利于发挥BN“籽晶”的结构诱导作用。同时,BN“籽晶”可以显着降低石墨烯中C5缺陷环修复能垒,使石墨烯的缺陷在成核生长的同时得以修复以提高石墨烯结构的完整性。相关实验表明,BN“籽晶”诱导生长的石墨烯层数为1层,同时具有良好的结晶取向及结构完整性。第五章,在第四章基础上继续研究了 H2气氛下BN“籽晶”的形貌演变过程及其对结构诱导石墨烯成核生长的影响规律及机理。研究表明,BN“籽晶”的尖角会阻碍C原子的连续吸附和聚集,并对诱导石墨烯的结构质量产生不利的影响。在高温H2气氛下,BN的尖角容易发生刻蚀反应,其边缘原子会以N→B的顺序交替刻蚀。随着H浓度的逐渐增大,刻蚀反应的限速步（N/B-Hn*→N/BHn（n=1,2,3））能垒逐渐降低。最易形成的三角形BN“籽晶”经H2预刻蚀处理后倾向于转化为六边形结构,并且在较宽的碳源浓度（对应Δμ）和生长温度范围内,石墨烯的成核速率比刻蚀前提高约10倍,比自发形核提高约105倍。因此,理论预测表明,H2预刻蚀能够优化BN“籽晶”的边缘结构及形貌,更利于发挥其结构诱导效应,实现石墨烯的快速生长。从第六章开始,我们的研究重点转向探索实现石墨烯有效剥离的原子插层方法及微观机制。本章节中,我们研究了 S原子与graphene/Cu表界面的作用形式及其在界面插入的微观过程,探究了不同条件（温度、压力和S浓度）下,界面硫化物的形成倾向和功能特性。研究表明,CVD制备的石墨烯与Cu衬底会存在明显的电子相互作用,Cu衬底的电子会向石墨烯转移,使石墨烯呈现出n型的狄拉克特征,在石墨烯边界处的电子作用则更加严重。针对石墨烯不同的边界结构,我们提出了 zigzag-graphene/Cu界面的S直接插层机制和armchair-graphene/Cu界面的H辅助S插层机制,明确了不同界面边缘对S/H原子的捕获差异以及S插入的能垒曲线。依赖于不同的实验条件,插入的S原子可以与界面Cu反应并重构形成一系列的二维Cu2S、CuS和CuS2硫化物,这些硫化物除了具有规则的原子排列和优异的稳定性之外,还可以明显阻碍石墨烯和衬底之间的电子转移,降低石墨烯在Cu衬底上的剥离能,从而促进石墨烯的有效剥离。第七章,研究了系列卤素原子（F、Cl、Br和I）与Graphene/Cu表界面的作用形式及插层的微观机制,分析了原子半径（序数）对插层的影响规律。首先探究了不同条件（温度、压力和插层浓度）下,界面卤化物的形成倾向和稳定性。在此基础上,进一步研究了卤素原子插层的多功能特性及潜在应用。研究表明,所有卤素原子在界面边缘吸附时并没有表现出比H原子更好的能量及结构优势。因此,卤素原子在graphene/Cu界面的插入需要额外的H原子辅助。此外,随着卤素原子序数的增加（从F→I）,原子插层的能垒逐渐升高,对应石墨烯剥离性能却显着提升。对于CI和Br插层,通过调控插入原子的浓度可以在界面合成可剥离的Graphene/CuCl和Graphene/CuBr异质结以及CuCl和CuBr二维结构。这两种异质结构均具有典型的I型能带排列以及良好的稳定性,同时CuCl和CuBr材料的带边位置（CMB和VBM）符合光催化裂解水和还原CO2的电势要求。由于CuCl具有更合适的光吸收波长和良好的稳定性,预测其在光催化方面具有潜在的应用前景。最后,在第八章我们总结和归纳了本论文的工作,并对今后拟开展的研究工作进行了展望。
辛扬[3]（2021）在《Co/Mn基钙钛矿型金属氧化物磁和电输运性质的调控研究》文中研究表明钙钛矿型氧化物ABO3自发现以来就是研究的热点,由于A、B位不同的元素组合,使这类钙钛矿有着丰富的电输运行为和磁性能,如巨磁阻效应、金属-绝缘体转变等,使它们在自旋电子器件、存储器、固体氧化物燃料电池等领域有潜在的应用价值,这些性质和潜在应用引起了科研工作者的广泛关注和研究。在本论文中,我们主要关注A位为镧系稀土元素,B位为3d过渡金属钴和锰的钙钛矿氧化物,其中A位掺杂的Re1-xAexMnO3钙钛矿锰氧化物由于其CMR、磁热效应以及在磁性相变点（TC）附近的金属-绝缘体转变等有趣特性而被广泛研究。钙钛矿型FMI为自旋电子器件和磁电器件提供了新的可能性。但对于MIT的起源问题并没有达成一致,对应的居里温度也未达到应用的需求。磁阻效应等磁和电输运行为虽然在早期研究中被归结为Mn3+/Mn4+离子间的双交换作用,但后来后来发现Jahn-Teller效应、反铁磁超交换相互作用、轨道和电荷有序等机制的作用也是不可忽视的。因此,关于钙钛矿锰氧化物中的磁和电输运行为的认识,目前还缺乏系统的理论。与单钙钛矿氧化物相比,双钙钛矿A2BB’O6结构由于A位或B位离子的变化,可表现出更加丰富的物理特性和应用前景。但对于其中的离子有序度、A位与B位离子之间及不同B位离子之间的磁相互作用,对物理特性的影响,始终是人们关注的一个问题。第一章,我们简单介绍了Co/Mn基钙钛矿金属氧化物的晶体结构、电输运性质以及磁性相关的概念,并介绍了这类材料的研究现状。第二章,我们从简单的单钙钛矿出发,制备了 A位掺杂的Pri-xBaxMnO3（x=0.25、0.30、0.33和0.36）多晶陶瓷,并系统地研究了它们的磁和电输运性。所有样品在铁磁转变温度Tc以上都显示出非格林菲斯相,此外,变温电阻率曲线中都出现了两个金属-绝缘体转变,分别对应于高温的TMI1和低温的TMI2。结合电输运和磁性结果,TMI1处的第一个金属-绝缘体转变归因于Mn3+/Mn4+双交换相互作用,而在TMI2处的第二个金属-绝缘体转变与Mn3+/Mn4+铁磁双交换相互作用产生的内场抑制了反铁磁相互作用密切相关。这项工作不仅为Pr1-xBaxMnO3低温处金属-绝缘体转变TMI2的起源提供了更合理的理论解释,而且为调控钙钛矿型锰氧化物中铁磁绝缘相供了一种新思路。第三章,我们选取一种结构特殊的层状双钙钛矿PrBaCo2O5+δ（PBCO）进行研究,最初合成的PBCO记为AP-PBCO,然后分别在O2气和Ar气氛下退火（分别表示为O2-PBCO和Ar-PBCO）。研究发现,随着氧含量的增加,晶体结构从正交结构（空间群Pmmm）变为四方结构（空间群P4/mmm）。同时,所有样品均显示出磁阻效应,在氩气中退火的样品Ar-PBCO,随着的温度降低,磁阻效应从正变为负,并且随着氧含量的增加或温度降低,磁阻值增大。对于AP-PBCO,在9T下在70K左右可获得较高的磁阻值,约为-38%。此外,观察到AP-PBCO和O2-PBCO的磁阻值异常降低。电阻率和磁性能研究结果表明,与自旋无序相关的极化子跃迁能WP的减小,以及依赖氧空位含量和有序度的晶体结构主导的反铁磁和铁磁相互作用的竞争作用对于PBCO中的磁阻效应至关重要。磁阻值的异常可归因于与反铁磁相关的极化子跃迁能量WP的降低。第四章,我们选用A位为磁矩较大的稀土元素Dy,采用改进的溶胶-凝胶法制备了双钙钛矿Dy2CoMnO6（DCMO）。并且系统地研究了 DCMO的晶体结构和磁性。DCMO性质与最近报道的Gd2CoMnO6（GCMO）表现出明显不同的现象,它们不仅显示了高于TC的格林菲斯相和非格林菲斯相之间的差异,而且低温3d-4f交换相互作用还显示了铁磁和反铁磁之间的差异。尽管反位无序是格林菲斯相的起因,但我们认为磁性稀土离子Dy本身的有效磁矩和离子半径也起着重要作用。据我们所知,双钙钛矿DCMO的格林菲斯相尚未报道过。第五章中,我们用非磁性A13+离子替代双钙钛矿La2CoMnO6的B位磁性离子Mn,来调控该体系的磁性。X射线衍射结果表明,随着Al含量的增加,晶体结构从单斜相（空间群P21/n）向三方相（空间群R-3c）结构转变,同时晶胞参数减小。Al离子替代会导致Co2+-O-Mn4+长程铁磁超交换相互作用被破坏,剩余磁化强度Mr和铁磁转变温度TC随着Al掺杂的增加而显着降低。但是,在x=0.25的样品中我们观察到矫顽场HC和有效磁矩μeff的异常增加。结合XPS和红外光谱的结果分析,该异常现象不是磁性离子的价态改变引起的,而是由于Co3+离子的自旋态由中自旋态转变为高自旋态引起的,这种自旋态的转变可能是因为较高无序系统对应的晶体结构对称性升高,升高的对称性会抑制Jahn-Teller畸变,而被抑制的Jahn-Teller畸变有利于Co3+离子在高自旋态的稳定。
李安杰[4]（2021）在《铌镧共掺杂Ruddlesden-Poper-LaxSr3-xNbyTi2-yO7/Cubic-LaxSr1-xNbyTi1-yO3多层结构的设计及其热电性能研究》文中进行了进一步梳理近年来快速发展的工业体系在环境中释放了大量的废热,寻找一种热能-电能的直接转换技术实现对废热的利用是亟待研究的问题。热电材料具有能将热能和电能互相转化的能力,过程中没有机械能的损耗,适用范围广泛。Ruddlesden Popper（RP）结构钛酸锶（SrO（SrTiO3）n）热电材料,当n=∞时,分子式为SrTiO3,当n=2时,分子式为Sr3Ti2O7。其具有环保无污染的优点,且能实现等轴多晶颗粒与单晶片,从纳米尺度到微米尺度的精确控制生长,具有极强的结构设计性,是极具应用价值的热电材料。然而目前的研究中,钛酸锶基热电材料的热输运性能难以和电输运性能达到较好的契合,导致其热电性能较差。因此提升钛酸锶基热电材料的热电性能是当前的研究热点。本文通过机器学习方法,筛选了钛酸锶基的合适掺杂体系,首先探索了此掺杂体系下掺杂量对于钛酸锶基热电材料的热电性能的影响,进而得出最佳掺杂量。以此掺杂量下的钛酸锶基粉体,制备了两种复合材料结构以探究结构设计对钛酸锶基热电材料的热电性能的影响,过程中还以有限元分析方法对复合材料结构内的传热细节进行了模拟。本文所提出的结构设计为热电材料的性能提升提供了新思路。具体的研究结果如下:（1）通过固相法,经多次球磨制备了立方相LaxSr1-xNbyTi1-yO3（C-LSNTO）纳米粉体,其粒径约350nm。通过熔盐法制备了四方相RP结构的LaxSr3-xNbyTi2-yO7（RP-LSNTO）单晶片,其对角线长度约27μm。（2）利用放电等离子体烧结法（SPS）将不同掺杂量的C-LSNTO粉体分别烧结成了块体,其中C-LSNTO（10 mol%La-10 mol%Nb）块体样品具有极高的电导率（425.6 S cm-1）,热电优值（ZT值）的最大值达到了 0.29;利用SPS烧结法和碳粉包覆环境下的真空烧结,将不同掺杂量的RP-LSNTO粉体烧结成了块体,其中RP-LSNTO（3.3 mol%La-5 mol%Nb）块体样品具有较高的赛贝克系数,同时由于单晶片的超晶格结构对声子的散射作用,其热导率最小值达到1.93 W m-1K-1,ZT最大值达到0.22。（3）将 C-LSNTO（10 mol%La-10 mol%Nb）粉体和 RP-LSNTO（3.3 mol%La-5 mol%Nb）粉体混合,通过SPS烧结制备了不同混合比例的直接混合结构（MIX 结构）样品,其中 MIX（90 wt%C-LSNTO-10 wt%RP-LSNTO）样品,由于含有较多本征相和弱简并相,电导率达到235.68 S cm-1的最大值,又由于RP-LSNTO单晶片对声子的散射作用,其热导率最小值达到2.72 Wm-1K-1,ZT最大值达到0.19。（4）以 C-LSNTO（10mol%La-10mol%Nb）和 RP-LSNTO（3.3 mol%La-5 mol%Nb）粉体,按照（90 wt%C-LSNTO-10 wt%RP-LSNTO）的质量比例混合,通过流延工艺制备了不同厚度的膜,将膜堆叠后以SPS烧结法制备了多层单晶定向排列结构（SCOM结构）样品,其中SCOM-45 μm样品,由于层间界面以及定向排列的RP-LSNTO单晶对于声子和电子的散射作用,|S|极大值达到292 μVK-1,其热导率相比于MIX结构样品也得到进一步降低,达到2.7 Wm-1K-1,ZT最大值达到0.52。（5）传热模拟的结果表明,SCOM结构,对于全波段的声子都有较强的散射作用,可获得具有更低的热导率的材料,使材料两端在稳态前保持更大温差。
崔佳萌[5]（2020）在《钙钛矿氧化物薄膜的缺陷、界面和物性耦合研究》文中研究表明在新型多参量复合量子功能材料的设计和探寻中,钙钛矿氧化物及其层状类钙钛矿衍生结构因其丰富的结构和物理内涵备受研究者青睐。材料中自旋、轨道、晶格和电荷等序参量间的强相互关联能够诱导出诸多新颖的物理功能特性,包括多铁、透明导电、拓扑绝缘体、高温超导以及庞磁电阻等,对信息存储及自旋电子器件等方面的发展具有重要意义。然而,多自由度的灵活可调同样意味着（类）钙钛矿氧化物研究的复杂性和高挑战性。因此,更好地理解材料中的物理作用机制,才能为（类）钙钛矿氧化物多功能器件的开发和应用提供更多理论和实验基础。本论文着眼于（类）钙钛矿氧化物外延薄膜的缺陷、界面以及物性耦合研究,按材料类型可分为简单钙钛矿和复杂铋层状类钙钛矿氧化物两部分。我们首先从简单钙钛矿结构材料入手,选定在透明导电氧化物半导体方面极具潜力的锡酸钡为研究载体,探讨氧空位对材料结构和电输运性质的调控作用;以此为基础,利用界面工程技术,组合锡酸钡与铁电单晶衬底制备钙钛矿氧化物异质结,进一步研究异质界面多种序参量耦合对材料电学性质的调控。然后,我们将简单钙钛矿薄膜制备与研究中积累的经验应用到复杂层状类钙钛矿自然超晶格的构建上,研究了单相层状氧化物薄膜中的磁电耦合效应。第一章对课题研究背景进行了综述。我们首先简要介绍了（类）钙钛矿氧化物结构和物性的基本特征、晶格缺陷及异质结界面对钙钛矿的调控作用;然后回顾了本论文研究重点关注的简单钙钛矿BaSnO3基透明导电氧化物和铋层状类钙钛矿氧化物多铁磁电耦合材料的发展近况。第二章介绍了薄膜材料制备与性能表征的主要手段。本论文主要通过脉冲激光沉积技术制备外延单晶薄膜;为了获得预期薄膜样品,我们使用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）和扫描透射电子显微镜（STEM）等表征手段确认薄膜的晶格结构、形貌和成分信息。进一步物性测试和机制分析中需要用到的磁性、铁电性和电输运等性质的表征技术也在这一章中进行了具体阐述。第三章中,我们讨论了氧空位对La0.04Ba0.96SnO3薄膜电输运性质的调控和内在物理调制机理。通常,缺氧BaSnO3-δ中氧空位被认为是孤立点缺陷,作为电子施主向氧化物提供自由电子载流子形成n型掺杂。然而本章实验中我们发现,缺氧的La0.04Ba0.96SnO3薄膜与已见报道的缺氧BaSnO3薄膜典型行为相反,随氧空位含量增长,薄膜表现出明显的金属-绝缘体转变,与此同时载流子浓度和迁移率也明显降低。结合第一性原理计算,我们将这一现象归结于体系中额外引入氧空位的影响,并提出了由VO"和LaBa’相互作用产生强电子局域化的理论解释。基于La3+离子施主掺杂,低生长氧压下产生的氧空位使BaSnO3禁带中引入额外束缚能级。由此,La3+掺杂提供的自由电子被局域在超晶胞中邻近的O和Sn原子中,带间态主要由O 2p和Sn 5s5p能带加上少量Sn4d轨道杂化形成。第四章中,在氧空位调控基础上,我们优化La0.04Ba0.96SnO3的电输运性质,并利用界面工程技术将其与（001）0.7Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0.3PbTiO3铁电单晶衬底结合,构建钙钛矿异质结,观察不同厚度La0.04Ba0.96SnO3沟道层原位栅压控制下的电阻调制现象。我们建立了基于耗尽层的界面电荷模型和基于弛豫效应的应变调控模型,将异质结界面应变和极化电荷对电阻调制的贡献分离,并很好地模拟了铁电栅压控制下的电阻变化情况。晶格应变调制在整个薄膜内部基本保持稳定,接近界面时,薄膜初始应变状态或缺陷态的改变使电阻-应变系数有所增加;与此同时,由于电荷屏蔽的短程特征,电荷效应诱导的电致电阻变化在界面区域占主导,随膜厚降低显着增强。两者的协同作用使得薄膜电阻变化-电场曲线显现出厚度依赖的调控特征,随膜厚降低从蝴蝶形转变为方形。第五章中,我们制备了高质量的（001）取向SrBi5Fe0.5Co0.5Ti4O18薄膜并表征了其磁电耦合特性。为了获得更平整的异质外延界面,我们精确控制实验条件并引入导电缓冲层以最小化氧空位和层错等缺陷对薄膜性质的影响。XRD、AFM和STEM等表征手段表明薄膜具有高的异质外延质量、平整的表面形貌以及5层类钙钛矿结构的重复周期。磁性测试反映SrBi5Fe0.5Co0.5Ti4O18薄膜在室温下展现出弱的铁磁行为和典型的磁滞回线。压电力显微镜（PFM）分析证实了薄膜主要沿c轴的自发铁电极化方向（面外方向上观察到了明显的铁电畴结构翻转）,表明样品具有室温铁电性。更为重要的是,基于扫描探针显微（SPM）技术,我们直接可视化地呈现出薄膜的电控磁极化现象,这充分证明了SrBi5Fe0.5Co0.5Ti4O18薄膜室温下的磁电耦合特征,表明其在实现基于电写磁读的数据存储器件应用上具有巨大潜力。最后,在文末第六章中,我们对全文工作进行了总结,并针对后续可开展的研究工作的相关思路提出展望。
张玉蕾[6]（2020）在《Na0.5Bi0.5TiO3-SrTiO3基无铅薄膜的结构设计与储能特性》文中认为电介质电容器由于具有高功率密度和快速充/放电的特征受到越来越多的关注,这些特征对于现代电气电子应用如先进的脉冲电力系统、混合动力电动汽车、能源动力系统和心脏除颤器等具有重要意义。目前,在各种形态的电介质电容器中,薄膜电容器因其较高的击穿场强得到了广泛的研究。尽管对于薄膜电容器的研究取得了一定的进展,其储能特性仍不尽如人意,存在储能密度小、储能效率低和温度稳定性差等问题。本文选择Srx(Na0.5Bi0.5)1-xTiO3（0.3≤x≤1）薄膜为研究对象,通过优化极化行为、降低氧空位（Vo-）浓度以及基于电场放大效应构造多层薄膜的思路,达到优化储能特性的目的,详细分析了缺陷偶极子和界面对薄膜极化机制的影响,同时提出了一种将极性团簇嵌入到非晶薄膜中的新方法来提高储能效率。首先以Sr0.3(Na0.5Bi0.5)0.7TiO3弛豫型铁电体薄膜为研究对象,通过在Ti4+位引入Mn2+提高储能特性。一方面Mn2+与V··可以形成Mn2+-V··缺陷偶极子,提供一种恢复力有助于极化方向转向初始方向,从而大幅度降低剩余极化强度。另一方面受主掺杂Mn2+可以抑制Ti4+的变价,减少了自由电子在Ti4+与Ti3+之间跳跃所形成的漏电流路径,通过改变漏电机制使得载流子势阱变深,降低漏电流密度,提高击穿场强,制备出的1%Mn2+含量的薄膜在低电场强度下获得了较大的储能密度。为了进一步提高击穿场强,调控了薄膜的成分,通过降低Na+和Bi3+挥发量,达到降低氧空位浓度的目的。研究发现通过调控Sr2+含量,储能特性得到了进一步的改善。为了获得高的击穿场强,选择非铁电SrTiO3薄膜为研究主体。首先在Ti4+位引入Mn2+,抑制Ti4+的变价,保证获得较高的击穿场强,在Sr2+位引入Na+-Bi3+,通过构造局域极化区域优化极化行为,最终微量Na+-Bi3+掺杂的ST薄膜在室温下获得了铁电性,极化强度显着提高,并获得了较大的储能密度。为了提高储能效率,在Sr2+位掺杂Ca2+,通过减弱畴间的相互作用,使畴更容易随电场翻转,降低极化滞后。Sr0.9Ca0.1Ti0.99Mn0.01O3薄膜展现出纤细的电滞回线伴随有低的极化滞后,储能密度和储能效率都得到进一步的提高。本文还提出了一种将富含Na和Bi的极性团簇嵌入到非晶SrTiO3薄膜中的新思路,进一步优化储能特性。非晶薄膜由于热处理温度低、缺陷少、无晶界和畴界,因而具有超高的击穿场强。极性团簇引起的各向异性的极性纳米区域可以随外电场自由地转换方向,并且不受晶体的周期性结构约束,从而使得非晶薄膜展现纤细的电滞回线线型,有较大的极化强度和较低的极化滞后。微量Na+-Bi3+掺杂的ST非晶薄膜的在高电场强度（5015 k V/cm）下储能密度为65.3 J/cm3,储能效率为70.8%。选择成分相近且介电常数相差较大的两种Na0.5Bi0.5TiO3-SrTiO3薄膜构成多层薄膜进一步改善储能特性。一方面,基于电场放大效应的电压分配模型,实际施加在高介电常数膜层的电场会被放大,达到提高击穿场强的效果。另一方面,通过增加堆垛周期数引入多界面,利用界面电荷耦合效应和应力松弛增大极化强度。基于此设计的Na0.5Bi0.5TiO3-SrTiO3多层薄膜的击穿场强比单层薄膜提高了44%,极化强度得到大幅度的提升,最终获得了60 J/cm3的储能密度。与目前的研究现状相比,在较低的电场强度（<2700 k V/cm）下实现了高储能密度。
史鼐[7]（2020）在《固体氧化物电池燃料极制备、性能及应用研究》文中研究表明可逆固体氧化物电池（Reversible Solid Oxide Cells,RSOCs）是一种可以将化学能和电能相互转化的器件,其工作模式可分为燃料电池模式和电解池模式两种。燃料电池模式（Solid Oxid Fuel Cells,SOFCs）下,固体氧化物电池可以将氢气、碳氢燃料中的化学能转化成电能;在电解池模式（Solid Oxid Electrolysis Cells,SOECs）下,则可以将电能转化成化学能,产生高附加值化学品,如氢气、氧气、一氧化碳等。RSOC具有转化效率高,燃料选择性广,无噪音,不使用贵金属等特点。在SOFC模式下使用碳氢燃料工作时,固体氧化物电池经常面临电池输出功率低、阳极积碳严重、阳极催化剂硫中毒等问题,因此迫切需要开发新型阳极催化剂材料、优化阳极微结构,以提升电池性能和稳定性。在SOEC模式下电解CO2是目前的研究热点,但是应用传统的氧离子型电解池（O-SOEC,以氧离子导体为电解质）电解时,需要在高温下运行,因而对配件要求十分苛刻,导致运行成本增加。借助于质子导体电解质适于中低温下运行等优点,近年来科研工作者正积极发展质子型RSOC,并取得了积极成果。但其燃料极的极化损失过大,影响电池性能。综上可见,RSOC中的燃料极是直接转化含碳化合物的场所,也是提高电池性能和稳定性的关键。因此明晰燃料极反应机理,优化电极材料和微结构,提升燃料极催化转化性能是发展RSOC的关键。针对SOFC使用碳氢燃料时性能低、稳定性差、尾气利用率低等问题;以及SOEC电解CO2时运行温度高的问题。本论文通过优化电极微结构、催化剂体相掺杂、纳米修饰等,获得了具有指状孔结构的燃料极,以及SrTiO3和CeO2为基础的新型燃料极催化剂;成功使用质子导体电解池（P-SOEC）转化CO2并结合电化学和热催化测试结果研究了燃料极反应机理。本论文可分为六章,具体内容如下:论文第一章为绪论部分,介绍了 RSOC的分类和工作模式、运行原理、关键材料以及燃料极在接触碳氢化合物时面临的问题,总结了提升燃料极性能常用的方法,以及电化学和热催化测试方法等。章节最后提出了本论文的立题依据和研究内容。第二章介绍了应用相转换流延方法制备具有开放指状孔的阳极支撑体,并利用扫描电子显微镜等表征阳极孔结构。随后组装成的单电池,在700℃、氢气为燃料时,峰值功率密度达到700 mW cm-2。首次应用甲醇为质子导体燃料电池的燃料,单电池在700℃下获得496 mW cm-2的峰值功率密度,该峰值功率密度相比于传统干压法制备的单电池性能提升了 40%,且得到了较好的运行稳定性。通过改变电池运行温度、阳极氢分压和阴极氧分压,并借助弛豫时间分布法（DRT）分析单电池基元反应步骤,得出SOFC阳极极化损失对单电池性能也能造成较大影响的结论。第三章介绍了应用质子导体电解池电解水产生质子和氢气并同步还原CO2的研究。电化学测试结果表明,在燃料极添加CO2后,电解池极化电阻略微降低,表明添加CO2可促进电解过程。电解池在550℃,1.5V电解电压下获得了 1.23A cm-2的电解电流密度,优于大多数已报道的数据。借助热力学计算,获得了在相同条件下进料气体的平衡状态产物比例,并和测试结果对比,发现利用电解池还CO2时更倾向于生成CO。为了解释此结果,我们使用高温拉曼,高分辨透射电镜,原位漫反射红外光谱等技术研究了阴极材料在接触CO2和H2时的吸附自由基情况,并推断出电极反应过程。第四章介绍了使用质子导体燃料电池同步产生（共产）电能和烯烃的研究。为了提升电池在碳氢燃料下的性能和稳定性,本实验设计并制备了一种新型的催化层材料（Pr0.3Sr07）0.9Ni0.1Ti0.9O3。该材料可以在还原气氛下可析出纳米金属Ni颗粒,对丙烷转化有良好的催化能力,并可获得高的氢气产出率。将此材料用作燃料极的重整层,单电池在750℃、90%C3H8-10%H2O燃料下,峰值功率密度为450 mW cm-2的,且可稳定放电达50小时。本工作还研究了单电池尾气随温度,水分压和放电密度的变化情况,并借助同步辐射真空紫外光电离质谱探测了催化剂催化丙烷时的自由基种类,测试结果表明丙烷转化主要遵从自由基断裂机理,质子导体燃料电池可以促进烷烃脱氢反应进行。结合测试结果推断出丙烷的催化反应过程。第五章介绍了采用相转换流延法制备纯Y0.08Zr0.9202（YSZ）支撑体,并开发了一种新型阳极材料Ni0.08Co0.02Ce0.902,这种材料在还原气氛下可以在CeO2基础上析出Ni-Co合金。单电池利用浸渍Ni-Co合金作为导电相,浸渍Ni0.08Co0.02Ce0.9O2 为催化剂,YSZ 为电解质和（La0.8Sr0.2）0.95MnO3-S-YSZ 复相阴极,800℃下湿润甲烷为燃料时的峰值功率密度为730 mW cm-2,且可稳定工作140小时,性能优异。对催化剂的转化率分析测试、高温漫反射红外测试和同步辐射真空紫外光电离质谱测试表明Ni0.08Co0.02Ce0.9O2中氧离子积极参与了甲烷转化反应使反应过程中生成更多含氧物种,从而使Ni0.08Co0.02Ce0.9O2具有比Ni0.8Co0.2合金更高的催化甲烷氧化性能。特殊的阳极结构不仅有利于浸渍纳米催化剂,更加速了电极反应速率,提升了电池性能。第六章总结了本论文的创新点和研究结论,并展望了未来本领域的研究方向和热点。
付帅[8]（2020）在《多层含能复合薄膜的电激发能量释放机理研究》文中研究指明多层含能复合薄膜（以下简称“含能薄膜”）是一种由多层反应物交替叠加而成的新型含能材料。这种二维层状结构的含能材料由于其反应物混合均匀、接触紧密,具有反应放热迅速、能量密度高等优点,自问世以来便受到了广泛的关注。含能薄膜在电激发下可以发生电爆或自蔓延放热反应,其中电爆主要发生在瞬态、高电流密度激发下（可以使用电容放电来实现）。将含能薄膜应用在微型点火、起爆换能元中,可以在不增加输入能量的条件下有效提高换能元的输出能量,改善其点火、起爆能力。现阶段,有关含能薄膜的研究主要集中在制备表征、反应路径以及异质材料焊接等方面,而有关含能薄膜在瞬态、高电流密度条件下的激发机理研究却鲜有公开报道,该方面的研究对含能薄膜在点火、起爆换能元中的应用至关重要。本文选择具有代表性的Al/Ni（合金化反应类型）和Al/Cu O（氧化还原反应类型）含能薄膜作为研究对象,主要研究内容和结论如下:（1）采用磁控溅射方法制备出了调制周期在纳米级的Al/Ni和Al/Cu O含能薄膜,选用多种分析方法对含能薄膜进行表征分析,包括:场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射仪（XRD）和差示扫描量热仪（DSC）等。研究结果表明:含能薄膜层状结构清晰,膜层之间接触紧密,无起皮、开裂等现象。Al/Ni和Al/Cu O含能薄膜发生化学反应时的总放热量分别约为1135J/g和1956J/g。Al/Ni含能薄膜的Al层中晶粒呈致密均匀的等轴块状结构,Ni层中晶粒呈疏松的细纤维状结构。Al/Cu O含能薄膜的Al层中晶粒也呈致密均匀的等轴块状结构,Cu O层中晶粒呈较致密的柱状结构。此外,Cu O薄膜由于受到Ar+离子的轰击而存在O缺失现象,所制备的Cu O薄膜中含有30%的Cu2O。（2）综合F-S和M-S模型建立了Al/Ni含能薄膜的电阻率模型,设计并制备出了具有“金属-中间层-金属（Metal-Interlayer-Metal,简写为MIM）”夹层结构的样品来测试Al/Cu O含能薄膜的击穿特性。研究结果表明:对于Al/Ni含能薄膜,由于其中Al层和Ni层的厚度远大于其电子平均自由程,含能薄膜的电阻率主要来源于电子与晶粒之间的碰撞散射。对于Al/Cu O含能薄膜,当外加电场强度超过含能薄膜的击穿场强时,将在样品内部产生破坏性放电击穿。导热系数和晶界数目是影响Al/Cu O含能薄膜击穿特性的关键参数,Al层的存在可以显着提高Al/Cu O含能薄膜的击穿场强。（3）使用微细加工技术制备出Al/Ni含能薄膜换能元和具有“夹层结构”的MIM-Al/Cu O换能元。微细加工技术可以有效提高换能元的集成度和可靠性,并且可以实现换能元的批量制备。使用电容放电方式激发换能元发生电爆并测试其电爆性能,结果表明:含能薄膜发生化学反应所释放的热能有助于提高换能元电爆后产生的“高温火花”飞溅距离和温度,改善其点火能力,甚至可以应用于间隙点火。MIM-Al/Cu O换能元的激发过程不同于常见的金属薄膜换能元,其激发时首先发生快速的击穿过程并且在桥区中形成多个击穿孔,之后击穿孔周围的材料继续被汽化电离并生成高温等离子体。该特殊的激发过程使MIM-Al/Cu O换能元的激发时间（<1.0μs）要远小于常见的金属Al薄膜换能元（2μs～4μs）。
张维[9]（2020）在《新型含氧铜催化剂的设计与电催化二氧化碳还原反应研究》文中进行了进一步梳理电催化二氧化碳还原反应（CO2RR）可以通过可再生能源电能将温室气体二氧化碳转化为有价值的化学物质和燃料,对可再生能源的存储和缓解气候变化都至关重要,从而吸引了众多科学家的注意力。特别地,电催化CO2RR生成高能量密度的多碳醇类或烃类（C2或C2+）产物的过程尤其吸引了广大科研人员的研究兴趣,因为这个过程可以帮助提高电催化CO2RR的能源效率。对于电催化CO2RR生成C2或C2+产物的过程,C-C偶联反应是非常关键的中间限速步骤,这个中间过程需要催化剂的表面牢固地结合*CO中间体,以建立足够的*CO覆盖范围,从而进一步进行*CO二聚。含氧铜结构（含有Cuδ+）被认为是有效进行*CO二聚反应的关键,但是,由于含氧铜在电催化还原体系中的不稳定性,引起了人们对其作用的质疑。因此,准确鉴定含氧铜的结构与作用,从而合理设计出选择性高、活性好、稳定性强的Cu基催化剂,这对于促进电催化CO2还原领域的发展意义重大。针对上述问题,本论文以含氧铜材料作为研究对象,首先,制备了能在电催化还原体系下稳定存在的含氧铜结构,用于电催化CO2还原反应。其次,我们通过合理搭建原位和准原位表征装置以及探索相关表征技术和方法,系统和详细地对催化剂结构进行表征,结合密度泛函理论（DFT）计算,深入地研究了电催化CO2还原过程中的“构效关系”,并在此基础上设计出更高效的电催化剂。由此,我们开展了如下具体研究内容:首先,我们设计了一种分级孔和富晶界结构的新型含氧铜纳米线,制备出的新型含氧铜催化剂能在电催化还原体系中稳定存在,并在最佳的负偏压电势下对C2H4表现出独特的催化选择性,而不会形成CO或CH4等C1产物。以下三个方面是该部分研究内容取得的主要结果:（1）在电化学原位还原条件下,研究了新型含氧铜纳米线的结构演变过程,并发现利用具有分级孔和富晶界结构的CuO前驱体成功合成了稳定的新型含氧铜结构。（2）探索和搭建了一系列原位和准原位材料表征技术和方法,包括原位拉曼（Raman）、准原位X-射线光电子能谱（XPS）和原位高能X-射线吸收谱（XAS）。并且结合原位和非原位表征手段,深入探索了这种新型含氧铜结构,最终确定了这种新型含氧铜结构为亚稳态低值氧化铜Cu4O。（3）通过DFT计算,证实了该新型含氧铜催化剂表面增强了*CO的吸附以及二聚反应,从而促进了 C-C偶联。深刻理解了该体系在电催化CO2还原过程中的“结构（新型含氧铜结构）—活性（CO2RR）关系”。其次,通过研究我们发现分级孔和富晶界结构的含氧铜纳米线能够在持续电解催化还原CO2中稳定存在,结构没有被破坏,并且能够一直维持催化还原CO2的活性。然而,其循环活性较差,反复氧化和还原含氧铜之后,也就是氧原子在反复多次地在铜晶体中插入和脱出后,含氧铜纳米线会变成纳米颗粒,沉积在铜泡沫基底上。分级孔和富晶界纳米线结构的消失,导致含氧铜结构的随之消失,最后使电催化还原CO2的活性大幅降低。这一结果初步表明,分级孔和富晶界的纳米线结构是维持新型含氧铜结构的关键。最后,根据上述研究,我们确定了“含氧铜”结构的作用与特点,在此规律基础上,探索了另外一种能够制备出更加稳定的和高效的“含氧铜”催化剂的方法。即我们通过室温“喷雾”法构建了一种准金属有机框架（准MOFs）晶体,经过电化学重组后,也制备出具有“含氧铜”结构的电催化剂。并且该催化剂具有良好的CO2吸附能力,表现出更加优异的电催化CO2RR性能,烃类产物总法拉第效率最佳时可达85%。通过与普通“浸泡”制备方法对比,利用我们这种首创的“喷雾”法,通过对反应时间的控制,可以观察到所制备样品从准MOFs到完整MOFs晶体的转变,实现了催化剂结构的可控。结合光谱表征技术、基于X射线的表征技术、电子显微技术等表征手段,研究材料的形貌结构、表面基团以及电子结构特征,实验结果表明所制备MOFs为HKUST-1,以及准MOFs晶体（QMOF样品）具有残缺的[Cu2（COO）4]次级构筑单元和有机连接体。除此之外,我们还利用原位（原位XAS和原位Raman等）和准原位的材料表征手段,研究了所制备的准HKUST-1和纯HKUST-1晶体在电化学过程中的结构重组过程。不同于纯HKUST-1结构电化学重构出高价态的含氧铜物种,准HKUST-1结构能够重构出类似于低值氧化铜结构的低价态含氧铜物种（Cuδ+）,从而增强了催化剂的C2H4活性和选择性。
徐立强[10]（2020）在《铌酸钾钠基无铅铁电薄膜结构和性能的研究》文中认为铁/压电材料在现代新型微电子器件设计中的地位非常重要。从第二次世界大战以来,对于这一材料体系的探索一直处在高科技先进材料研究的最前沿。然而,大量铅基铁/压电材料的使用导致了严峻的环境问题,而且有毒铅对人类的身体健康也造成了极大的危害。因此,发展高性能无铅铁/压电材料已然变得非常迫切。这其中,铌酸钾钠（KNN）基材料就是目前研究比较火热的无铅铁/压电材料之一。KNN基铁/压电体由于其陶瓷具有超强压电性以及高居里温度而被科研者们所青睐,一直以来,它一直被认为有望取代铅基铁/压电体。然而,到目前为止,KNN基薄膜的制备却一直困难重重,尽管现代薄膜制备工艺发展迅猛。KNN基薄膜沉积过程中,碱金属离子的易挥发性会造成A位元素缺失,在薄膜内部产生大量缺陷,此外,薄膜制备过程中还会出现杂相,这将会严重影响薄膜的电性能和温度稳定性,并导致漏电流增大。这些不足对KNN基薄膜的应用产生很大的影响。而且,随着新型高科技电子器件的微型化,高性能KNN基铁/压电薄膜的探索将会迎来新的机遇和挑战。本论文主要致力于KNN基铁电薄膜结构和电性能的相关研究,论文总共分为以下七章:第一章 作为本文的绪论,我们首先回顾了KNN基材料的相关研究背景知识,其中分别包含KNN基陶瓷和薄膜的研究历程,以及性能优化的方法。其次介绍了一种垂直异质外延（VHN）结构,并简述一下其在厚膜性能调控上的一些应用。第二章 本章是实验部分,主要介绍了样品的制备和表征手段。第三章 使用La0.67Sr0.33MnO3作为底电极,在KNN基铁电薄膜实现强铁电性和超高居里温度（TC）。通过MnO2和CaZrO3共掺杂,在（K0.49Na0.49Li0.02）（Nb0.8Ta0.2）O3薄膜内部引入VHN结构,这使得KNN基薄膜在垂直方向受到应力作用的影响,从而在KNN基复杂组分薄膜中获得强铁电性以及高TC。这其中,CaZrO3是VHN结构形成的诱因,而MnO2的掺入对VHN结构的形成起到促进作用。KNN基薄膜的强铁电性的实现为其取代铅基铁电材料又向前推进了一大步。第四章 我们通过外延应变的方法,在KNN基铁电薄膜的实现电性能和相变的调控。我们选用La0.07Sr0.93SnO3（LSSO）和SrRuO3（SRO）作为生长KNN基薄膜异质结的底电极。LSSO和SRO分别对上层KNN基薄膜提供面内拉应力和压应力。结果我们发现,外延应变能很好地调控实验中的KNN基薄膜的电性能和相变行为。第五章 这部分内容我们研究了中子辐照对KNN基无铅铁电薄膜电性能的影响。KNN基铁电薄膜除了满足常规环境下的基本使用条件外,还必须能够满足特殊环境下的应用。因此,这部分我们选用金属和氧化物电极作为KNN基薄膜异质结的顶电极,分别去研究它们抗中子辐照的能力。结果发现,使用氧化物电极,KNN基薄膜抗中子辐照能力更强。第六章 这部分我们从光学的角度上去探索和研究KNN基薄膜的光学特性以及电性能,并对其在透明器件上的应用提供实验支撑。第七章 我们对本论文实验部分的研究成果进行了总结。
二、Thermodynamic equilibrium studies of nanocrystallite SrTiO_3 grain boundaries by high temperature photoelectron spectroscopy（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Thermodynamic equilibrium studies of nanocrystallite SrTiO_3 grain boundaries by high temperature photoelectron spectroscopy（论文提纲范文）
（1）石墨晶间缺陷孔中原位制备催化剂及其析氢析氧性能的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号清单 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电催化水分解反应 |
| 1.2.1 发展历史 |
| 1.2.2 基本原理 |
| 1.3 析氢催化剂 |
| 1.3.1 贵金属催化剂 |
| 1.3.2 非贵金属催化剂 |
| 1.4 析氧催化剂 |
| 1.4.1 贵金属催化剂 |
| 1.4.2 非贵金属催化剂 |
| 1.5 电极基底材料及负载方式 |
| 1.6 本论文的研究思路 |
| 1.6.1 选题意义 |
| 1.6.2 研究思路 |
| 第二章 电极基底的筛选与结构表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 试剂与仪器 |
| 2.2.2 工作电极的制备 |
| 2.2.3 电化学测试 |
| 2.2.4 石墨基底结构表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 基体材料电化学性能比较 |
| 2.3.2 石墨基底材料结构特征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 石墨晶间缺陷孔中原位制备Ni Fe@GIP析氧催化剂 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂与仪器 |
| 3.2.2 工作电极的制备 |
| 3.2.3 电化学测试 |
| 3.2.4 表征方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 前体溶液的筛选 |
| 3.3.2 电催化析氧性能 |
| 3.3.3 催化剂表征及机理讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 石墨晶间缺陷孔中原位制备Pt@GIP析氢催化剂 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试剂与仪器 |
| 4.2.2 工作电极的制备 |
| 4.2.3 电化学测试 |
| 4.2.4 表征方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 电催化析氢性能 |
| 4.3.2 催化剂表征及机理讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 石墨晶间缺陷孔中原位制备Ni-Fe-S@GIP电解水双功能催化剂 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 试剂与仪器 |
| 5.2.2 工作电极的制备 |
| 5.2.3 电化学测试 |
| 5.2.4 表征方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 电催化析氢、析氧性能 |
| 5.3.2 双功能催化剂表征 |
| 5.3.3 双功能催化剂析氢、析氧活性组分讨论 |
| 5.3.4 催化剂前体溶液在石墨内部渗透机理讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术活动及成果情况 |
（2）结构诱导石墨烯定位成核生长及插层剥离的理论研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 石墨烯的结构和性质 |
| 1.3 石墨烯的制备及生长机理 |
| 1.4 大尺寸单晶石墨烯的合成思路 |
| 1.4.1 非相关成核点的“相关” |
| 1.4.2 石墨烯单一成核生长 |
| 1.5 石墨烯的转移及界面插层 |
| 1.5.1 石墨烯的转移缺陷 |
| 1.5.2 界面插层的作用和机制 |
| 1.6 本论文的选题思想及研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 理论研究方法介绍 |
| 2.1 理论研究意义 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 薛定谔方程 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA) |
| 2.2.4 自洽场计算 |
| 2.3 分子力学 |
| 2.3.1 分子动力学模拟 |
| 2.3.2 ReaxFF反应力场 |
| 2.4 VASP计算软件简介 |
| 2.5 LAMMPS计算软件简介 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 Cu衬底上CuO“籽晶”诱导石墨烯定位成核生长 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算和实验方法 |
| 3.2.1 计算细节与模型 |
| 3.2.2 石墨烯的生长和表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 碳活性物种在衬底和籽晶表面的吸附 |
| 3.3.2 C原子在Cu_2O/Cu(111)和CuO/Cu(111)台阶处的吸附 |
| 3.3.3 碳的聚集反应 |
| 3.3.4 缺陷石墨烯的形成 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Cu衬底上BN“籽晶”对石墨烯成核生长的结构诱导效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算和实验方法 |
| 4.2.1 计算细节与模型 |
| 4.2.2 石墨烯的生长与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 BN“籽晶”的结构与性质 |
| 4.3.2 石墨烯在BN/Cu(111)台阶处的成核 |
| 4.3.3 石墨烯晶核的连续生长 |
| 4.3.4 缺陷石墨烯的形成 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 H_2预蚀刻对BN“籽晶”形貌和结构诱导效应的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算细节与模型 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 不受“欢迎”的BN尖角及其在H_2气氛下的分解 |
| 5.3.2 H_2刻蚀BN的微观机制及BN的形貌演变 |
| 5.3.3 BN“籽晶”形貌对石墨烯成核生长的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 Cu衬底上S插层助力石墨烯的剥离 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算细节与模型 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 石墨烯与Cu衬底的相互作用 |
| 6.3.2 S原子在石墨烯/Cu界面的插入机制 |
| 6.3.3 界面硫化物的稳定性及剥离性能 |
| 6.3.4 界面硫化物对石墨烯剥离性能的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 石墨烯/Cu界面处的多功能卤素原子插层 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 计算细节与模型 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 卤素原子在石墨烯/Cu界面的插入机制 |
| 7.3.2 界面卤化物的结构及稳定性 |
| 7.3.3 界面卤化物的剥离性能 |
| 7.3.4 卤素插层的多功能特性 |
| 7.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 内容总结 |
| 8.2 本论文主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的获奖情况及公开发表的学术论文 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）Co/Mn基钙钛矿型金属氧化物磁和电输运性质的调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钙钛矿氧化物的晶体结构 |
| 1.2.1 单钙钛矿氧化物的晶体结构 |
| 1.2.2 层状双钙钛矿的结构 |
| 1.2.3 双钙钛矿氧化物的晶体结构 |
| 1.3 钙钛矿氧化物中的磁相互作用 |
| 1.3.1 钙钛矿结构中的基本磁相互作用 |
| 1.3.2 超/双交换相互作用 |
| 1.3.3 RKKY交换相互作用 |
| 1.3.4 格林菲斯相 |
| 1.4 钙钛矿氧化物的电输运性质 |
| 1.4.1 半导体导电模型 |
| 1.4.2 金属-绝缘体转变 |
| 1.4.3 磁性氧化物的巡游电子模型(IEO) |
| 1.5 Co/Mn钙钛矿氧化物的磁电性能研究及进展 |
| 1.5.1 Co/Mn电子组态 |
| 1.5.2 磁电阻效应和遂穿磁电阻效应 |
| 1.5.3 交换偏置效应 |
| 1.5.4 磁热效应 |
| 1.6 Co/Mn钙钛矿氧化物存在的问题及本论文的主要工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 空穴掺杂的钙钛矿Pr_(1-x)Ba_xMnO_3 (0.25≤x≤0.36)中磁竞争驱动的电输运性质研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 样品制备 |
| 2.2.2 材料表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 晶体结构与微观形貌表征 |
| 2.3.2 磁性能分析 |
| 2.3.3 磁竞争驱动电输运机制的讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 层状双钙钛矿PrBaCo_2O_(5+δ)的高磁电阻效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2. 实验方法 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 材料表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Dy_2CoMnO_6中本征的格林菲斯相和铁磁3d-4f相互作用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 材料表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Al掺杂La_2CoMnO_6陶瓷的异常磁性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 样品制备 |
| 5.2.2 材料表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 晶体结构及微观形貌表征 |
| 5.3.2 磁性能分析 |
| 5.3.3 元素价态分析 |
| 5.3.4 红外和拉曼光谱分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 致谢 |
（4）铌镧共掺杂Ruddlesden-Poper-LaxSr3-xNbyTi2-yO7/Cubic-LaxSr1-xNbyTi1-yO3多层结构的设计及其热电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 热电效应与热电材料 |
| 1.2.1 塞贝克效应 |
| 1.2.2 帕尔贴效应 |
| 1.2.3 汤姆逊效应 |
| 1.3 热电材料的研究进展 |
| 1.3.1 高ZT值热电材料 |
| 1.3.2 具有发展潜力的热电材料 |
| 1.3.3 SrTiO_3基热电材料 |
| 1.4 本文的选题思路及研究内容 |
| 1.5 本文的创新点及研究意义 |
| 2 材料筛选、表征及模拟计算的方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 SrTiO_3基热电材料掺杂体系的筛选 |
| 2.2.1 聚类分析的原理 |
| 2.2.2 SrTiO_3基材料热电性能的聚类分析结果 |
| 2.3 SrTiO_3基热电材料的表征手段 |
| 2.3.1 结构表征 |
| 2.3.2 性能表征 |
| 2.4 本文中SrTiO_3基热电陶瓷的微观传热模拟方法 |
| 3 C-LSNTO和RP-LSNTO粉体的制备及结构研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 C-LSNTO粉体的制备及表征 |
| 3.2.1 C-LSNTO粉体制备过程 |
| 3.2.2 C-LSNTO粉体结构表征 |
| 3.3 RP-LSNTO粉体的制备及表征 |
| 3.3.1 RP-LSNTO粉体制备过程 |
| 3.3.2 RP-LSNTO粉体的结构表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 C-LSNTO和RP-LSNTO热电陶瓷的制备及其性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 C-LSNTO热电陶瓷的制备及表征 |
| 4.2.1 C-LSNTO热电陶瓷的制备过程 |
| 4.2.2 C-LSNTO热电陶瓷的结构表征 |
| 4.2.3 C-LSNTO热电陶瓷的性能表征 |
| 4.2.4 C-LSNTO热电陶瓷内部的传热模拟 |
| 4.3 RP-LSNTO热电陶瓷的制备及表征 |
| 4.3.1 RP-LSNTO热电陶瓷的制备过程 |
| 4.3.2 RP-LSNTO热电陶瓷的结构表征 |
| 4.3.3 RP-LSNTO热电陶瓷的性能表征 |
| 4.3.4 RP-LSNTO热电陶瓷内部的传热模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 MIX结构SrTiO_3基复合陶瓷的制备及性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 MIX结构SrTiO_3基复合陶瓷的制备过程 |
| 5.3 MIX结构SrTiO_3基复合陶瓷的结构表征 |
| 5.3.1 混合比例对MIX结构SrTiO_3基复合陶瓷物相的影响 |
| 5.3.2 混合比例对MIX结构SrTiO_3基复合陶瓷微观形貌的影响 |
| 5.4 MIX结构SrTiO_3基复合陶瓷的性能表征 |
| 5.4.1 混合比例对MIX结构SrTiO_3基复合陶瓷热输运性能的影响 |
| 5.4.2 混合比例对MIX结构SrTiO_3基复合陶瓷电输运性能的影响 |
| 5.4.3 混合比例对MIX结构SrTiO_3基复合陶瓷热电性能的影响 |
| 5.5 MIX结构SrTiO_3基复合陶瓷内部的传热模拟 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 SCOM结构SrTiO_3基复合陶瓷的制备及性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 SCOM结构SrTiO_3基复合陶瓷的制备过程 |
| 6.3 SCOM结构SrTiO_3基复合陶瓷的结构表征 |
| 6.3.1 膜厚对SCOM结构SrTiO_3基复合陶瓷物相的影响 |
| 6.3.2 膜厚对SCOM结构SrTiO3基复合陶瓷微观形貌的影响 |
| 6.4 SCOM结构SrTiO_3基复合陶瓷的性能表征 |
| 6.4.1 膜厚对SCOM结构SrTiO_3基复合陶瓷热输运性能的影响 |
| 6.4.2 膜厚对SCOM结构SrTiO_3基复合陶瓷电输运性能的影响 |
| 6.4.3 膜厚对SCOM结构SrTiO_3基复合陶瓷热电性能的影响 |
| 6.5 SCOM结构SrTiO_3基复合陶瓷内部的传热模拟 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（5）钙钛矿氧化物薄膜的缺陷、界面和物性耦合研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 (类)钙钛矿氧化物及其界面 |
| 1.2.1 钙钛矿氧化物的晶体结构和物性 |
| 1.2.2 简单钙钛矿氧化物中的缺陷 |
| 1.2.3 钙钛矿氧化物异质结的界面调控 |
| 1.2.4 复杂层状类钙钛矿氧化物 |
| 1.3 简单钙钛矿BaSnO_3基透明导电氧化物 |
| 1.3.1 钙钛矿BaSnO_3基透明导电氧化物 |
| 1.3.2 钙钛矿BaSnO_3基氧化物的缺陷研究 |
| 1.3.3 钙钛矿BaSnO_3基氧化物的异质结调控 |
| 1.4 复杂铋层状类钙钛矿结构氧化物 |
| 1.4.1 铋层状类钙钛矿结构氧化物概述 |
| 1.4.2 铋层状类钙钛矿结构氧化物磁电耦合效应的发展现状 |
| 1.5 本论文研究工作 |
| 1.5.1 氧空位对简单钙钛矿La_(0.04)Ba_(0.96)SnO_3薄膜物性的调控 |
| 1.5.2 钙钛矿BaSnO_3基半导体/铁电异质结界面效应的研究 |
| 1.5.3 复杂层状类钙钛矿SrBi_5Fe_(0.5)Co_(0.5)Ti_4O_(18)外延单晶薄膜的磁电耦合研究 |
| 参考文献 |
| 第2章 薄膜材料的制备与性能表征手段 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 外延单晶薄膜的制备 |
| 2.2.1 靶材的制备 |
| 2.2.2 脉冲激光沉积技术 |
| 2.2.3 反射式高能电子衍射仪 |
| 2.3 薄膜材料的微结构和形貌表征 |
| 2.3.1 X射线衍射分析 |
| 2.3.2 原子力显微镜 |
| 2.3.3 扫描透射电子显微镜 |
| 2.4 薄膜材料的物性测试手段 |
| 2.4.1 磁性测试 |
| 2.4.2 铁电测试 |
| 2.4.3 电输运表征 |
| 2.4.4 扫描探针显微系统 |
| 参考文献 |
| 第3章 La_(0.04)Ba_(0.96)SnO_3薄膜氧空位诱导的强电子局域化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验与表征技术 |
| 3.3 不同氧压下LBSO薄膜的晶格结构与氧空位分析 |
| 3.3.1 XRD薄膜晶格结构分析 |
| 3.3.2 XPS氧空位分析 |
| 3.4 不同氧空位浓度LBSO薄膜的电输运性质 |
| 3.5 LBSO薄膜中其他缺陷对电输运性质贡献的讨论 |
| 3.5.1 穿线位错 |
| 3.5.2 晶界 |
| 3.5.3 其他晶格点缺陷 |
| 3.5.4 氧空位作用的进一步讨论 |
| 3.6 基于第一性原理的能带结构和态密度分析 |
| 3.7 LBSO/STO异质结的透射光谱 |
| 3.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 BaSnO_3基半导体/铁电异质结的界面效应研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验与表征技术 |
| 4.3 薄膜的晶格和微结构表征 |
| 4.3.1 XRD晶格结构分析 |
| 4.3.2 STEM截面微结构分析 |
| 4.4 基于掠入射X射线衍射的不同深度薄膜的应变传递研究 |
| 4.5 不同厚度LBSO沟道层栅压调控下的电输运性质变化 |
| 4.6 应变与界面电荷效应的分离与建模分析 |
| 4.6.1 晶格应变的电阻调制 |
| 4.6.2 界面电荷的电阻调制 |
| 4.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 层状类钙钛矿SrBi_5Fe_(0.5)Co_(0.5)Ti_4O_(18)外延薄膜的磁电耦合研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验与表征技术 |
| 5.3 SBFCT薄膜的结构和元素分析 |
| 5.3.1 xRD晶格结构分析 |
| 5.3.2 STEM显微结构表征 |
| 5.3.3 XAS元素价态分析 |
| 5.4 磁性表征 |
| 5.4.1 VSM测试 |
| 5.4.2 XMCD测试 |
| 5.5 基于SPM技术的铁电与磁电耦合表征 |
| 5.5.1 室温铁电测试 |
| 5.5.2 电控磁畴翻转 |
| 5.6 静电和静磁作用模拟 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文内容总结 |
| 6.2 后续研究工作展望 |
| 6.2.1 BaSnO_3基氧化物研究展望 |
| 6.2.2 铋层状类钙钛矿磁电耦合材料研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（6）Na0.5Bi0.5TiO3-SrTiO3基无铅薄膜的结构设计与储能特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 电介质电容器的储能原理 |
| 1.2.1 储能密度 |
| 1.2.2 储能效率 |
| 1.2.3 击穿场强 |
| 1.2.4 耐疲劳特性和温度稳定性 |
| 1.3 电介质材料的应用和分类 |
| 1.4 电介质电容器储能特性的研究现状 |
| 1.4.1 线性电介质电容器的储能特性 |
| 1.4.2 顺电体电介质电容器的储能特性 |
| 1.4.3 铁电体电介质电容器的储能特性 |
| 1.4.4 弛豫型铁电体电介质电容器的储能特性 |
| 1.4.5 反铁电体电介质电容器的储能特性 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 试验材料及方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 溶胶的制备过程 |
| 2.3 薄膜的制备 |
| 2.4 薄膜的微观结构和组织的表征 |
| 2.5 铁电和介电性能测试 |
| 第3章 缺陷偶极子诱导NBT-ST弛豫铁电薄膜的储能特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 构筑Mn~(2+)-V_O~"缺陷偶极子提高薄膜储能特性 |
| 3.2.1 Sr_(0.3)(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.7)Ti_(1-y)Mn_yO_3薄膜的微观结构 |
| 3.2.2 Mn掺杂对薄膜漏电机制的影响 |
| 3.2.3 Mn~(2+)-V_O~"缺陷偶极子对薄膜极化行为的影响 |
| 3.2.4 Sr_(0.3)(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.7)Ti_(1-y)Mn_yO_3薄膜的储能特性 |
| 3.3 调控氧空位提高Sr_x(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(1-x)Ti_(0.99)Mn_(0.01)O_3薄膜的储能特性 |
| 3.3.1 Sr_x(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(1-x)Ti_(0.99)Mn_(0.01)O_3薄膜的击穿特性 |
| 3.3.2 Sr_x(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(1-x)Ti_(0.99)Mn_(0.01)O_3薄膜的微观结构 |
| 3.3.3 Sr_x(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(1-x)Ti_(0.99)Mn_(0.01)O_3薄膜的极化行为 |
| 3.3.4 Sr_x(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(1-x)Ti_(0.99)Mn_(0.01)O_3薄膜的储能特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 构筑局域极化区域的非铁电SrTiO_3薄膜的储能特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 构造Mn~(2+)-V_O~"缺陷偶极子提高SrTiO_3薄膜储能特性 |
| 4.2.1 SrTi_(1-x)Mn_xO_3薄膜的微观结构 |
| 4.2.2 SrTi_(1-x)Mn_xO_3薄膜的极化行为 |
| 4.2.3 SrTi_(1-x)Mn_xO_3薄膜的极化机制 |
| 4.2.4 SrTi_(1-x)Mn_xO_3薄膜的储能特性 |
| 4.3 引入局域极化区域提高SrTiO_3薄膜的储能特性 |
| 4.3.1 微量Na~+-Bi~(3+)掺杂ST薄膜的微观结构 |
| 4.3.2 微量Na~+-Bi~(3+)掺杂ST薄膜的极化行为 |
| 4.3.3 微量Na~+-Bi~(3+)掺杂ST薄膜的极化机制 |
| 4.3.4 微量Na~+-Bi~(3+)掺杂ST薄膜的储能特性 |
| 4.3.5 微量Na~+-Bi~(3+)掺杂ST薄膜的电卡效应 |
| 4.4 基于降低极化滞后提高SrTiO_3薄膜的储能特性 |
| 4.4.1 Sr_(1-z)Ca_zTi_(0.99)Mn_(0.01)O_3薄膜的微观结构 |
| 4.4.2 Sr_(1-z)Ca_zTi_(0.99)Mn_(0.01)O_3薄膜的极化行为 |
| 4.4.3 Sr_(1-z)Ca_zTi_(0.99)Mn_(0.01)O_3薄膜的极化机制 |
| 4.4.4 Sr_(1-z)Ca_zTi_(0.99)Mn_(0.01)O_3薄膜的储能特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于极性团簇的非晶SrTiO_3薄膜的储能特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同退火温度下ST基薄膜的微观结构 |
| 5.3 不同退火温度下ST基薄膜极化行为 |
| 5.3.1 不同退火温度下ST基薄膜的介电性能 |
| 5.3.2 不同退火温度下ST基薄膜的铁电性能 |
| 5.4 极性团簇对非晶薄膜极化机制的影响 |
| 5.4.1 极性团簇的存在 |
| 5.4.2 基于极性团簇的极化机制 |
| 5.5 极性团簇对非晶薄膜储能特性的影响 |
| 5.6 基于极性团簇的非晶ST薄膜的电卡效应 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 NBT-ST多层薄膜的界面效应与储能特性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于电场放大效应增强双层薄膜储能特性 |
| 6.2.1 双层薄膜的微观结构 |
| 6.2.2 双层薄膜的极化行为 |
| 6.2.3 双层薄膜的储能特性 |
| 6.3 界面对多层薄膜储能特性的影响 |
| 6.3.1 多层薄膜的微观结构 |
| 6.3.2 多层薄膜的极化行为 |
| 6.3.3 多层薄膜的储能特性 |
| 6.4 本论文所制备体系的储能特性比较 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）固体氧化物电池燃料极制备、性能及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 固体氧化物电池 |
| 1.2.1 固体氧化物燃料电池 |
| 1.2.2 固体氧化物电解池 |
| 1.3 开路电压和极化损失 |
| 1.4 固体氧化物电池关键材料选择 |
| 1.4.1 燃料极材料 |
| 1.4.2 电解质材料 |
| 1.4.3 空气极材料 |
| 1.5 使用碳氢燃料时燃料极的积碳和硫中毒现象 |
| 1.6 提升燃料极性能和稳定性的改进方法 |
| 1.6.1 使用合金燃料极 |
| 1.6.2 增强催化剂碱性 |
| 1.6.3 使用氧化物燃料极 |
| 1.6.4 燃料极添加催化层 |
| 1.7 RSOC燃料极常用研究方法 |
| 1.7.1 电化学研究方法 |
| 1.7.2 热催化研究方法 |
| 1.8 本论文的立题依据和研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 制备有序孔结构的P-SOFC燃料极支撑体及电极反应分析 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 粉体合成和相转换流延制备燃料极支撑体 |
| 2.2.2 单电池制备和表征 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 单电池微结构 |
| 2.3.2 单电池电化学性能 |
| 2.3.3 电极反应过程讨论 |
| 2.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第三章 使用P-SOEC转化CO_2及反应机理研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 单电池制备 |
| 3.2.2 单电池测试和催化测试 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 单电池电化学性能 |
| 3.3.2 气体组成和理论计算 |
| 3.3.3 P-SOEC中CO_2转化过程分析 |
| 3.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第四章 带有催化层的P-SOFC实现烯烃和电共产 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 粉体合成和单电池制备 |
| 4.2.2 催化测试和电化学性能测试 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 粉体表征 |
| 4.3.2 电池性能表征 |
| 4.3.3 P-SOFC在使用C_3H_8燃料时的燃料极尾气分析 |
| 4.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第五章 制备直接甲烷SOFC及甲烷反应过程研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 催化剂合成和单电池制备 |
| 5.2.2 表征测试 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 单电池结构和催化性能分析 |
| 5.3.2 单电池电化学性能和反应过程讨论 |
| 5.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第六章 论文总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 论文不足 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（8）多层含能复合薄膜的电激发能量释放机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 多层含能复合薄膜 |
| 1.1.2 含能薄膜的电激发机理 |
| 1.1.3 本文的研究意义 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 含能薄膜的微观结构 |
| 1.2.2 含能薄膜的自蔓延放热反应 |
| 1.2.3 含能薄膜的典型应用 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 2 Al/Ni和 Al/CuO含能薄膜的制备和表征 |
| 2.1 制备方法和工艺参数的控制 |
| 2.1.1 磁控溅射镀膜原理 |
| 2.1.2 基底的选择 |
| 2.1.3 实验设备和工艺参数 |
| 2.2 微观结构表征分析 |
| 2.2.1 单层Al、Ni和 CuO薄膜的微观结构 |
| 2.2.2 Al/Ni和 Al/CuO含能薄膜的微观结构 |
| 2.3 组成成分分析 |
| 2.3.1 Al/Ni含能薄膜的成分分析 |
| 2.3.2 Al/CuO含能薄膜的成分分析 |
| 2.4 热分析 |
| 2.4.1 Al/Ni含能薄膜的热分析 |
| 2.4.2 Al/CuO含能薄膜的热分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 Al/Ni含能薄膜的导电机理 |
| 3.1 薄膜电阻率 |
| 3.1.1 薄膜电阻率测试方法和装置 |
| 3.1.2 薄膜电阻率的测试结果 |
| 3.2 薄膜导电机理 |
| 3.2.1 尺寸效应对薄膜电阻率的影响 |
| 3.2.2 晶界散射对薄膜电阻率的影响 |
| 3.2.3 Al/Ni含能薄膜的导电机理 |
| 3.3 Al/Ni含能薄膜的恒电流激发 |
| 3.3.1 实验装置和样品 |
| 3.3.2 激发特征曲线和自蔓延放热反应过程 |
| 3.3.3 激发温度的影响因素 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于Al/Ni含能薄膜的换能元电激发能量释放 |
| 4.1 Al/Ni含能薄膜换能元的设计制备和安全性表征 |
| 4.1.1 设计制备 |
| 4.1.2 恒流5min不发火实验 |
| 4.2 Al/Ni含能薄膜换能元的电容放电激发特性 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 典型电爆特征曲线和电爆参数 |
| 4.2.3 Al/Ni含能薄膜换能元与Ni Cr薄膜换能元的电爆特性对比 |
| 4.3 Al/Ni含能薄膜换能元的等离子体光谱特性研究 |
| 4.3.1 实验装置和理论基础 |
| 4.3.2 等离子体发射光谱分析 |
| 4.3.3 等离子体生成判据和局部热力学平衡条件 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Al/CuO含能薄膜的电容放电击穿特性和机理 |
| 5.1 实验样品的设计与制备 |
| 5.2 电容放电击穿时的伏安特性曲线 |
| 5.2.1 实验装置和典型结果 |
| 5.2.2 Al与CuO薄膜的界面接触特性 |
| 5.2.3 导电机理分析 |
| 5.3 具有相同CuO层总厚度的两类样品击穿特性对比 |
| 5.3.1 击穿电压和击穿场强 |
| 5.3.2 击穿区面积 |
| 5.3.3 击穿峰值电流 |
| 5.4 不同调制周期的Al/CuO含能薄膜击穿特性对比 |
| 5.4.1 击穿电压和击穿场强 |
| 5.4.2 击穿区面积 |
| 5.4.3 击穿峰值电流 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于Al/CuO含能薄膜的换能元电激发能量释放 |
| 6.1 MIM-Al/CuO换能元的设计和制备 |
| 6.2 MIM-Al/CuO换能元的电容放电激发特性 |
| 6.2.1 实验装置 |
| 6.2.2 激发阈值和电激发特征曲线 |
| 6.2.3 不同调制周期的MIM-Al/CuO换能元电爆特性对比 |
| 6.3 MIM-Al/CuO换能元的等离子体光谱特性研究 |
| 6.3.1 等离子体发射光谱分析 |
| 6.3.2 等离子体生成判据和局部热力学平衡条件 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 本文的工作总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）新型含氧铜催化剂的设计与电催化二氧化碳还原反应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言——研究背景及问题提出 |
| 1.2 二氧化碳还原概述 |
| 1.2.1 热催化CO_2还原概述 |
| 1.2.2 光催化CO_2还原概述 |
| 1.2.3 电催化CO_2还原概述 |
| 1.3 电催化CO_2还原 |
| 1.3.1 催化原理 |
| 1.3.2 电催化体系中CO_2分子的初始活化与C_1产物生成机理 |
| 1.3.3 电催化体系中C_2及C_(2+)产物生成机理 |
| 1.3.4 电催化CO_2还原性能的影响因素——催化剂的重要性 |
| 1.4 铜及含氧铜电催化剂的研究进展与挑战 |
| 1.4.1 铜晶面对催化性能的影响 |
| 1.4.2 铜表面氧化态对性能的影响——“含氧铜”概念的提出 |
| 1.4.3 含氧铜结构的形成机制 |
| 1.4.4 含氧铜结构的研究方法 |
| 1.5 选题依据和研究内容 |
| 1.5.1 选题依据 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 催化剂的制备以及表征技术和方法 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 催化剂表征方法 |
| 2.2.1 基于电子的表征技术与方法 |
| 2.2.2 振动光谱表征技术与方法 |
| 2.2.3 基于X射线的表征技术与方法 |
| 2.2.4 气体吸附脱附表征技术与方法 |
| 2.3 电化学分析技术与方法 |
| 2.3.1 工作电极的制备 |
| 2.3.2 电催化行为测试方法 |
| 2.4 电催化CO_2还原产物分析方法 |
| 2.4.1 产物测试 |
| 2.4.2 催化效率的计算 |
| 第三章 氧化铜衍生的新型含氧铜纳米线的制备及其二氧化碳还原性能研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 新型含氧铜纳米线的制备过程 |
| 3.3 新型含氧铜纳米线的结构研究 |
| 3.3.1 新型含氧铜结构演变过程 |
| 3.3.2 新型含氧铜纳米线物理结构研究 |
| 3.3.3 新型含氧铜纳米线的电子结构研究 |
| 3.4 新型含氧铜纳米线电催化性能研究 |
| 3.4.1 电催化CO_2还原产物分析 |
| 3.4.2 电化学行为表征与分析 |
| 3.5 催化机理研究 |
| 3.5.1 催化剂的原位X-射线吸收谱测试 |
| 3.5.2 反应活性的密度泛函理论计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 新型含氧铜纳米线的催化失活机制研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 新型含氧铜纳米线的持续电解对活性的影响 |
| 4.2.1 持续电解催化还原CO_2的活性表征 |
| 4.2.2 持续电解催化还原CO_2后的结构表征 |
| 4.3 新型含氧铜纳米线的循环电解对活性的影响 |
| 4.3.1 循环电解催化还原CO_2的活性表征 |
| 4.3.2 循环电解催化还原CO_2后的结构表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 金属有机框架衍生而来的新型含氧铜的制备及其二氧化碳还原性能研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 铜基MOFs材料的制备 |
| 5.3 铜基MOFs的结构研究 |
| 5.3.1 铜基MOFs (HKUST-1)晶体生长过程 |
| 5.3.2 铜MOFs团簇表面的物理结构研究 |
| 5.3.3 铜MOFs团簇表面的化学结构研究 |
| 5.3.4 铜MOFs团簇表面的吸附特征研究 |
| 5.4 铜MOFs团簇衍生的含氧铜催化剂的电催化CO_2还原性能研究 |
| 5.4.1 电催化CO_2还原产物分析 |
| 5.4.2 电化学行为表征与分析 |
| 5.5 催化剂电化学重构后的结构表征与机理探讨 |
| 5.5.1 表面结构及价态结构表征 |
| 5.5.2 原位X-射线吸收谱表征 |
| 5.6 催化剂稳定性表征 |
| 5.6.1 催化剂稳定性还原CO_2活性表征 |
| 5.6.2 催化剂稳定性测试后的结构表征 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在校期间发表的论文、科研成果等 |
| 致谢 |
（10）铌酸钾钠基无铅铁电薄膜结构和性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 KNN基陶瓷的研究进展 |
| 1.2.1 调整相界 |
| 1.2.2 化学掺杂 |
| 1.2.3 畴工程 |
| 1.2.4 温度稳定性的提升 |
| 1.2.5 KNN基陶瓷的烧结 |
| 1.3 KNN基薄膜的研究 |
| 1.3.1 背景介绍 |
| 1.3.2 溶胶-凝胶法 |
| 1.3.3 磁控溅射法 |
| 1.3.4 掺杂对KNN基薄膜的影响 |
| 1.4 自主装异质外延氧化物纳米复合膜 |
| 1.4.1 VHN薄膜生长的条件和机制 |
| 1.4.2 厚膜中的垂直应变 |
| 1.4.3 VHN结构复合膜的机遇和挑战 |
| 1.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第二章 样品的制备与表征 |
| 2.1 靶材的制备 |
| 2.2 薄膜的制备 |
| 2.3 结构表征 |
| 2.3.1 X射线衍射分析 |
| 2.3.2 薄膜界面微结构以及元素分布的表征 |
| 2.4 薄膜期间的光学特性以及电学特性的表征 |
| 2.4.1 光学特性表征 |
| 2.4.2 薄膜异质结铁电性与介电性的表征 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 通过自组装的方法在KNN基无铅薄膜中获得强铁电性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 靶材制备 |
| 3.2.2 薄膜制备及结构表征 |
| 3.2.3 电性能表征 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 KNNLT-CZ-M薄膜的电学测量和结构表征 |
| 3.3.2 KNNLT-CZ-M薄膜的相变行为 |
| 3.3.3 KNNLT-CZ-M薄膜的微观结构分析以及元素分析 |
| 3.3.4 KNN基外延薄膜中NC的形成及其影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 应变调控KNN基铁电薄膜的电性能和相变 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 结构表征 |
| 4.3.2 室温电性能表征 |
| 4.3.3 相变行为分析 |
| 4.3.4 铁电温度稳定性的表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 中子辐照对KNN基无铅铁电薄膜性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 结构表征 |
| 5.3.2 铁电性的表征 |
| 5.3.3 漏电性的表征 |
| 5.3.4 介电性的表征 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 透明KNN基无铅铁电薄膜异质结的制备 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 结构表征 |
| 6.3.2 透明性的表征 |
| 6.3.3 相变行为的表征 |
| 6.3.4 温度稳定性的表征 |
| 6.3.5 薄膜表面元素价态分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 实验总结与展望 |
| 7.1 实验总结 |
| 7.2 挑战与展望 |
| 在读期间已发表的学术论文与参加的学术会议 |
| 致谢 |
四、Thermodynamic equilibrium studies of nanocrystallite SrTiO_3 grain boundaries by high temperature photoelectron spectroscopy（论文参考文献）
- [1]石墨晶间缺陷孔中原位制备催化剂及其析氢析氧性能的研究[D]. 杨晓帆. 合肥工业大学, 2021(02)
- [2]结构诱导石墨烯定位成核生长及插层剥离的理论研究[D]. 孙秀彩. 山东大学, 2021(11)
- [3]Co/Mn基钙钛矿型金属氧化物磁和电输运性质的调控研究[D]. 辛扬. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]铌镧共掺杂Ruddlesden-Poper-LaxSr3-xNbyTi2-yO7/Cubic-LaxSr1-xNbyTi1-yO3多层结构的设计及其热电性能研究[D]. 李安杰. 陕西科技大学, 2021(09)
- [5]钙钛矿氧化物薄膜的缺陷、界面和物性耦合研究[D]. 崔佳萌. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]Na0.5Bi0.5TiO3-SrTiO3基无铅薄膜的结构设计与储能特性[D]. 张玉蕾. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [7]固体氧化物电池燃料极制备、性能及应用研究[D]. 史鼐. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]多层含能复合薄膜的电激发能量释放机理研究[D]. 付帅. 南京理工大学, 2020(01)
- [9]新型含氧铜催化剂的设计与电催化二氧化碳还原反应研究[D]. 张维. 华中师范大学, 2020
- [10]铌酸钾钠基无铅铁电薄膜结构和性能的研究[D]. 徐立强. 中国科学技术大学, 2020(01)