2022年, 第42卷, 第04期　
刊出日期：2025-06-18

  

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  不同氧含量三明治结构BaTiO₃薄膜的制备及其光电性能研究

  董艺, 朱归胜, 徐华蕊, 韩茵, 方荣宇, 赵昀云

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 259-264. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.010

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  针对不同氧含量薄膜结构对钛酸钡薄膜微观结构与光电性能的影响进行研究,通过射频磁控溅射法制备高质量的钛酸钡薄膜。设置基片加热温度为350℃,工作气压为1.6 Pa,溅射功率为150 W,当总溅射时间为200 min时,在ITO基片上构建具有“贫氧+富氧+贫氧”三明治结构的钛酸钡薄膜。采用XRD、SEM、XPS等对薄膜微观结构、形貌和元素含量进行表征,采用LCR测试并计算得到薄膜的介电常数及介电损耗值。实验结果表明,制备的三明治结构薄膜厚度为810nm,其平均可见光透光率可达55%,薄膜的介电常数为3.8,介电损耗值小于0.18。采用“贫氧+富氧+贫氧”三明治结构有利于提高钛酸钡薄膜的结晶性,且有利于提高钛酸钡薄膜的晶粒尺寸,提高钛酸钡薄膜的介电常数,降低其介电损耗值。
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  一种离子液体添加剂在可印刷介观钙钛矿太阳能电池中的阴阳离子协同策略

  佘斌, 王栋杰, 张坚

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 265-273. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.011

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  为了提升可印刷介观钙钛矿太阳能电池（MPSCs）的器件性能及长期稳定性,提出了一种阴阳离子协同策略,即将离子液体添加剂1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（EMIMAC）引入钙钛矿活性层中并用于制备高效稳定的MPSCs。实验结果表明,咪唑离子（EMIM⁺）通过配位效应实现了离子态缺陷钝化(如Pb²⁺和Pb I₃^-),促进了钙钛矿结晶。另一方面,醋酸根离子（AC^-）与Ti O₂的配位同时钝化了Ti O₂表面上的氧空位缺陷,从而改善了Ti O₂/钙钛矿界面的界面接触。因此,EMIMAC中EMIM⁺离子和AC^-离子的协同效应实现了更好的钙钛矿结晶度、更有效的电荷传输和更低的非辐射复合。最终,MPSCs的能量转换效率（PCE）从13.83%提高到15.48%,且滞后可忽略不计。此外,未封装的MPSCs暴露于空气中（RH=50±5%）60d后仍保持初始PCE的90%,表现出优异的长期稳定性。实验结果表明,离子液体添加剂EMIMAC可以有效提升器件的PCE和稳定性,为进一步改善器件性能提供了一种有效策略。
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  NiTiO₃掺杂LiAlH₄放氢性能研究

  岑文龙, 魏胜, 程日光, 徐芬, 孙立贤

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 274-278. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.001

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  针对LiAHl₄作为储氢材料在放氢过程中存在放氢温度过高、放氢动力学缓慢的问题,提出了制备NiTOi₃并利用机械球磨方式将其掺杂到LiAHl₄的改性方法。通过升温放氢实验和等温放氢实验,研究NiTOi₃的掺杂对LiAHl₄放氢性能的影响,结果表明,掺杂w（NiTOi₃）=6%Li AHl₄的起始放氢温度降至73℃,比纯Li AHl₄降低了120℃;在180℃等温放氢测试中,掺杂w（NiTOi₃）=6%Li AHl ₄在60min能放出w（H₂）=4.70%,纯Li AHl₄在同条件下基本不放氢。活化能测试结果表明,掺杂w（NiTOi₃）=6%LiAHl₄的前两步放氢活化能分别降至71.56、122.49k J/m ol,验证了放氢动力学性能提升的结果。通过XRD分析认为球磨过程破坏了NiTOi₃的稳定性,使NiTOi₃发生了非晶化转变,而非晶态的NiTOi₃可以为LiAHl₄放氢反应提供活性位点和增加H的扩散通道。实验结果表明,掺杂NiTOi₃的改性方法有效改善了LiAHl₄的放氢性能。
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  基于离电压力传感机理的功能橡胶材料的制备与表征

  王梅岚, 李森, 常煜, 曾若生

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 279-283. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.002

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  为了使硅胶材料在柔性传感器中不仅仅作为电介质或基底材料,而且利用有效方法使其具有离电压力传感特性而在柔性传感中发挥更大的作用,通过对聚二甲基硅氧烷（PDMS）进行改性,在PDMS中加入有机电解液,并掺杂二氧化硅,使其具有离电压力传感特性,观察材料的微观形貌。通过对有机电解液含量、表面粗糙度的比较,对材料的力学性能和电学性能进行了研究。实验最终制备出PDMS、有机电解液、二氧化硅质量比为2∶1∶0.3,相应杨氏模量为1.1 MPa,对应压力传感器灵敏度为1.46 n F/（k Pa·cm²）的离子橡胶功能材料。
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  锌离子电池正极材料δ-MnO₂@氮掺杂碳纳米片阵列的构筑与电化学性能

  梅志强, 颜东亮

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 284-290. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.003

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  为了解决二氧化锰电极电导率低的问题,通过在生长有金属有机骨架衍生的氮掺杂碳纳米片阵列（CC@CN）上生长超薄MnO₂片,制备了一种新型δ-MnO₂@氮掺杂碳纳米片阵列（CC@CN@MnO₂）,此种独特的结构可提高电极的电导率,超薄的MnO₂纳米片可提供短的电子/离子扩散路径。利用扫描电镜对材料进行形貌分析,采用恒流充放电测试了材料的电化学性能。实验结果表明,Zn//CC@CN@MnO₂电池表现出了高容量和高倍率性能,在100 mA/g的电流密度下,达到了310.5 mA·h/g的比容量,在5 A/g的大电流密度下,放电比容量仍有115.6 mA·h/g。
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  Sn掺杂ZrCoBi基Half-Heusler化合物的合成与热电性能研究

  葛超, 周刚, 刘赵一

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 291-296. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.006

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  为了研究Sn掺杂对ZrCoBi化合物的结构和热电性能的影响,采用感应熔炼结合放电等离子烧结制备了不同掺杂浓度的ZrCoBi_1-xSn_x（x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25）系列样品,并对其物相结构和热电性能进行了测试和分析。实验结果表明,合成的ZrCoBi基化合物均为标准的Half-Heusler相,Sn在ZrCoBi基体中的最大固溶度为20%。在相同温度下,随着Bi位Sn掺杂浓度的增加,电导率增大,塞贝克系数先增后减,ZT值不断增大。通过Sn/Bi的取代,ZrCoBi_1-xSn_x的热导率有了明显的降低,在730 K附近,ZrCoBi_0.80Sn_0.20样品的热导率达到最低值为2.56 W·cm^-1·K^-1。由于功率因子的增大及热导率的减小,在730 K附近,ZT值由未掺杂的ZrCoBi样品的0.39增至最大为ZrCoBi_0.20Sn_0.80样品的1.02。Sn的掺杂引入了受主杂质,优化了载流子浓度,提高了电导率和功率因子。同时由于Sn、Bi原子间的尺寸与质量差异,增强了点缺陷散射作用,进一步降低了热导率,从而整体上提高了ZT值,改善了热电性能。
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  硒化银的溶剂热法制备及热电性能研究

  谢正川, 高杰, 刘呈燕, 程怡然, 余中海, 张忠玮, 李佳慧, 苗蕾

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 297-304. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.004

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  为了采用一种能耗低且耗时短的方法制备高性能的硒化银（Ag₂Se）基热电材料,选择以乙二胺为溶剂,硝酸银（AgNO₃）和单质硒（Se）为原材料,采用溶剂热法合成不同银硒摩尔配比(n_AgNO3/n_Se)的硒化银粉体后,再经过放电等离子体烧结（SPS）制备成块体。利用X射线衍射（XRD）与扫描电子显微镜（SEM）对样品进行物相分析及微观形貌观察,利用热电性能测试系统对样品的热电性能进行测试,通过模拟计算与热电发电器件的实际输出电压测试验证样品的性能。结果表明,随着n_AgNO3/n_Se的增大,硒化银粉体中第二相Ag单质的衍射峰增强,有利于优化样品的载流子输运特性。当n_AgNO3/n_Se为2∶1时,所得样品具有最佳的室温热电性能,即在303 K时的热电优值（z T）约为0.74。当nAgNO₃/nSe为1.9∶1时,所得样品在393 K时取得最大z T值,约为1.07,其在303～393 K之间的平均zT值约为0.82。模拟计算与热电发电器件的实际输出电压测试都表明,实验制备的硒化银块体具有替代N型Bi₂Te₃基热电材料的潜力。
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  湿化学法硫掺杂提高湿化学法制备硒化银的热电性能

  程怡然, 高杰, 刘呈燕, 谢正川, 余中海, 张忠玮, 李佳慧, 白小波, 司瑞凡, 苗蕾

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 305-310. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.012

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  硒化银（Ag₂Se）是一种典型的适用于室温附近的热电材料,尽管掺杂异质原子是优化热电性能的有效方法,但低能耗湿化学法制备的硒化银基热电材料往往难以实现精准掺杂。为了实现精准控制掺杂含量以制备高性能的硒化银基热电材料,采用单质硒（Se）和硝酸银（AgNO₃）为原料,以乙二胺为溶剂,采用湿化学法制备硒化银基体粉末,再通过熔融法将单质硫（S）掺入硒化银,最后通过放电等离子烧结（SPS）制备成高性能块体材料。对不同硫（S）含量掺杂的硒化银基材料采用X射线衍射法（XRD）进行物相分析,使用能谱仪（EDS）进行微区元素分析,并利用热电性能测试系统对其在300～400 K温度范围内的热电性能进行测试。实验结果表明,掺杂样品在低温相下实现了泽贝克系数（α）的显著提升和热导率（κ）的显著下降,掺杂含量为3%摩尔百分比的样品在393 K的泽贝克系数约为-152μV·K^-1,热导率约为0.91 W·m^-1·K^-1。最终,掺杂浓度为3%摩尔百分比的样品在393 K下取得0.81的最高z T值。因此,单质硫掺杂是一种调控硒化银基材料热电性能的有效方法。
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  核磁共振光谱和质谱在代谢组学中的优势和劣势

  李名悦, 林向成, 赵萌萌

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 311-317. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.008

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  代谢组学不仅能区分组织器官的正常状态与否,同时能给出毒性作用的靶器官及作用机制,识别出疾病相关的生物标志物。对生物标志物的查找以及相关代谢网络的系统研究,有助于科研人员了解疾病的产生机理,从而实现对疾病的合理诊断以及对症治疗。目前,代谢组学研究中最为有效的研究方法为核磁共振光谱法和质谱法。与传统方法相比,核磁共振光谱法操作简便,不需要额外的样品制备步骤,如分离或衍生化。基于质谱的代谢组学研究则提供了一个高灵敏度和高选择性相结合的平台。此外,使用多种质谱方法,例如不同的电离技术和质量分析器技术,能够大大增加检出的代谢物数量。综述了代谢组学的研究方法,包括一维核磁共振氢谱、二维核磁共振氢谱、液相色谱质谱、气相色谱质谱等。另外,比较了这些方法的原理与主要优缺点。
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  PAM-PDA-PEG改性气凝胶的光热转换性能研究

  孙志强, 周建华, 苗蕾

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 318-323. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.009

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  气凝胶具有高孔隙率和低热导率,能够吸收太阳光并转换为热能加热液态水,因此被广泛应用于太阳能驱动水蒸发领域,可以实现高效的海水淡化和污水处理。为了提高气凝胶的水蒸发速率,选择吸水性好的聚丙烯酰胺（PAM）为基底,聚多巴胺（PDA）为亲水改性材料,聚乙二醇（PEG）为分散剂,通过冷冻干燥法制备PAM-PDA-PEG（PG-PAM）改性气凝胶。利用扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外/可见/近红外分光光度计（UV-vis-NIR）、水接触角和拉曼光谱（Raman）对改性气凝胶的微观形貌、化学组成、光学性质、亲水性及水状态进行了表征。还利用模拟蒸发系统测试了PAM-PDA-PEG的光热转换性能。结果表明,纯PAM的光热转换性能较弱,但经过改性后的PAM-PDA-PEG气凝胶不仅具有良好的吸光性和亲水性,还蕴含大量的中间水,可以有效地降低蒸发所需要的能量。经过测试,PAM-PDA-PEG在1 k W·m^-2的光强下蒸发速率达到2.40 kg·m^-2·h^-1,是纯PAM的5倍。此外,脱盐和染料去除实验证明了PAM-PDAPEG实际应用能力。
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  双主相Nd-Fe-B/Ce-Fe-B周期多层膜磁性能的微磁学模拟研究

  何经纬, 周刚, 饶光辉

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 324-332. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.013

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  为了提高永磁薄膜的磁性能以及提高Ce元素的利用率,基于微磁学理论,采用OOMMF软件对双主相Nd₂Fe₁₄B/Ce₂Fe₁₄B周期多层膜的磁化反转过程进行了模拟,系统地研究了磁化反转过程中磁层厚度和多层膜层数对周期多层膜磁性能的影响,分析了体系的剩磁、矫顽力、磁滞回线和磁化反转过程中的能量变化以及磁体的矫顽力机制,为日后制备高含量Ce的高性能磁体提供参考。研究结果表明:当固定多层膜厚度和层数不变时,随着磁层厚度的增加,体系的矫顽力和最大磁能积均逐渐减小;周期多层膜的矫顽力机制主要由成核主导;在其他条件相同时,平行取向的周期多层膜的矫顽力和磁能积均优于垂直取向的周期多层膜;周期多层膜总厚度的增加会降低取向对矫顽力的影响。研究结果将有助于加深对双主相Nd-Fe-B/Ce-Fe-B磁体磁化反转机理的认识,为将来在实验中优化永磁薄膜的磁性能提供参考。
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  TbCrO₃的合成以及磁、介电性能研究

  樊利国, 王松伟, 张亚乐, 杨瑞鑫, 崔梦范, 张鑫

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 333-338. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.007

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  为研究TbCrO₃低温下的磁相变和介电弛豫,采用溶胶凝胶自蔓延燃烧合成法制备了TbCrO₃材料,并对其磁、电性能进行了分析。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和综合物性测量系统对材料进行了物相和物性表征。X射线衍射结果表明,合成的TbCrO₃为单相多晶样品,空间群为Pbnm;直流磁化曲线表明,材料的奈尔温度TN=162 K,分子的有效磁矩理论值与通过磁化曲线高温顺磁段外推得到的实验值相吻合,说明样品的磁性遵循居里外斯定律,外斯常数为负值（-32.2 K）,表明样品内部的反铁磁耦合特性;介电测量中,在低频、高温下,样品出现了介电色散和巨介电常数,归因于空间电荷极化。样品在200 K附近出现介电驰豫,损耗峰随着频率增大向高温移动,拟合出的活化能为0.358 e V,这与RCrO₃体系中其他样品的活化能接近。根据介电常数虚部与频率关系分析出驰豫为麦克斯韦-瓦格纳驰豫,由阻抗谱分析出驰豫是由晶界与晶粒共同作用的。TbCrO₃在低温下存在顺磁-反铁磁相变,介电弛豫显示出热激活行为。
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  空心Ni_0.75Zn_0.25Fe₂O₄纳米球的合成及其储钠性能

  韦合春, 庞浩, 李焕坚, 颜东亮

  桂林电子科技大学学报. 2022, 42(04): 339-344. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2022.04.005

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  为了探究三元过渡金属氧化物作为钠电负极的电化学性能,通过水热法成功制备了直径约230 nm的空心Ni_0.75Zn_0.25Fe₂O₄纳米球。所制备的空心Ni_0.75Zn_0.25Fe₂O₄纳米球具有32.6 m2/g的高比表面积以及良好的分散性。空心Ni_0.75Zn_0.25Fe₂O₄纳米球用作钠离子电池负极时显示出良好的循环寿命和倍率性能:在200 m A/g的电流密度下循环800圈之后还有178.5 m A·h/g的放电比容量,容量保持率高达91.6%;在电流密度为500 m A/g下经过800圈循环后,容量保持率为89.3%。此外,在电流密度为100、200、500、1 000和2 000 m A/g时,平均放电比容量分别为212.7、191.4、148、121.8和100 m A·h/g。空心Ni_0.75Zn_0.25Fe₂O₄纳米球电极良好的电化学性能可归因于其独特的纳米空心结构、高的比表面积及缩短了的电子和离子的传输途径,改善了其在Na+嵌/脱过程中的电化学性能。