在稀土六硼化物中,用稀土粉末为稀土源,在高温管式炉中利用BCl3和戊硼烷做为B源在不同基底上优化生长形貌均一、组分为R1-xR'xB6 和R1-yMyB6(R和R'=稀土元素;M=Ca, Sr, Ba等)两个系列准一维纳米结构材料(纳米线和纳米管);用X射线衍射、电子显微镜、热分析、场发射特性测量以及理论分析等方法重点探索和研究这两个系列纳米线和纳米管可控生长的可能性、成相规律、微结构,结构和物性,以及组分、结构、性能的相互关系,并对相的稳定性和变化规律进行深入研究,阐明微结构的变化对场致发射性能影响的机制。RB6纳米线和纳米管场发射性能的研究将有可能为平板显示器用阴极材料的研究和应用开劈更广阔的领域,对推动平板显示器材料的研究与应用具有重要的意义。
nanowires;nanotubes;rare-earth hexaboride;;
在国际上首次分别采用Ni(NO3) 2和Au催化法成功合成了LaB6纳米管和纳米线。LaB6 纳米管为单晶结构,长度有几十微米,管的内径为50nm。此外,我们首次用相同催化剂成功得到了大量致密的NdB6纳米线。结构分析结果证明所得到的NdB6纳米线具有孪晶结构。我们对以前用自催化法得到的NdB6纳米线进行了拉曼和场发射性能的测试,结果显示,位于683, 1157, 和 1279 cm-1 的相应于T2g,Eg和A1g拉曼活性振动模式的拉曼峰符合NdB6所具有的立方对称性的选择定则,证明所制备样品为NdB6。场发射测试结果显示,发射电流密度J在低场区域(3-6 V/μm)随电场强度E的增加呈指数增长。当开启电场为5.55 V/μm时NdB6纳米线的电流密度为10 μA/cm2。Fowler–Nordheim ln(J/E2)?1/E)关系曲线满足线性关系说明电子是通过遂穿克服势垒方式发射的。从ln(J/E2) ~ 1/E直线的斜率到的β(= 1037)说明NdB6纳米线完全可以满足场发射对材料性能的要求。首次用Ni(NO3)2 or Cu(NO3)2 作为催化剂成功得到了大面积的PrB6纳米线,其微观结构及性能测试的工作正在进行之中。在本项目执行过程中,我们对原计划做了部分调整。首次用Ni作为催化剂得到了大量的AlB2纳米线,AlB2纳米线具有单晶结构。另外,首次发现两次碳包覆对Li3V2(PO4)3材料的电化学性能(如比容量、循环性、倍率性等)有非常大的提高。我们发现了一个电化学性能优异的新正极材料Li9V3(P2O7)3(PO4)2,并对这种具有自主知识产权的新化合物进行深入研究,首次发现Cr掺杂对Li9V3(P2O7)3(PO4)2的循环性及倍率性都有很大提高。碳包覆后,Li9V3(P2O7)3(PO4)2的电子电导率 (约 2.07 ? 10-3 S cm-1)比LiFePO4电子电导率高一个数量级,其离子扩散系数(4.19?10-10 cm2 s-1) 与LiCoO2 的离子扩散系数接近,远高于LiFePO4的离子扩散系数。 磁化率测量结果显示,Li9V3(P2O7)3(PO4)2 在5-300 K温度范围内表现为顺磁。