陶瓷学报
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景德镇陶瓷大学主办
2025年03期
陶瓷学报
本期目录共 26 篇文章
智能隐身材料的发展及应用研究
花梦婷, 万峰
隐身材料是国家克敌制胜的重要法宝，在实战过程中，随着侦察技术的进步，其受到突防的威胁也日益加剧。根据探测波段可分为可见光隐身材料、红外隐身材料和雷达隐身材料。传统隐身材料通过固定的物理或化学特性实现隐身，如可见光隐身的迷彩涂层、红外隐身的低发射率薄膜及雷达隐身的吸波结构，其功能单一，缺乏灵活性和适应性，只能在有限的频率和角度范围工作，难以保证预期的隐身性能。而智能隐身材料则通过动态响应外界环境(如温度、光强或电磁波频率)实现自适应隐身，如可见光的温致变色/电致变色材料、红外的相变调控材料及雷达的频率选择表面/超材料，其具有多频谱兼容、实时可调的优点。未来，随着多模态智能材料与人工智能技术的发展，隐身材料将向多功能集成化、宽频谱兼容及自适应隐身方向演进，进一步提升军事装备的生存能力和作战效能。
陶瓷微波滤波器成型方法研究进展
郭宝林, 武亦文, 李晓康, 姚庆
微波介质陶瓷作为一种新型电子材料被广泛运用于通信系统射频器件制造中，如滤波器、介质天线和雷达等领域。陶瓷滤波器是5G基站中不可或缺的核心器件。简要综述了陶瓷滤波器成型方法，包括干压成型方法、流延成型方法、增材制造方法和凝胶注模等成型方式，比较了不同方法使用场景及各自的优劣点，并提出了陶瓷微波滤波器制备面临机遇和挑战，为研发制备新一代陶瓷滤波器提供参考。
锂离子电池正极材料承烧用匣钵制备及其研究进展
庆达, 王义龙, 杨连弟, 王京甫, 杨宁, 李洪, 王健, 张会芳, 孙秀维
随着“双碳”行动的推进与新能源产业的快速发展，锂离子电池需求增长，其正极材料性能至关重要。匣钵作为高温烧结中装载和保护正极材料的容器，对正极材料质量影响显著。常用匣钵材料如氧化铝等虽耐高温与化学稳定，但存在抗腐蚀差、热膨胀系数不匹配等问题。在匣钵内引入抗腐蚀材料或添加表面涂层可提升其性能，前者能增强抗热震稳定性与机械强度，后者可隔离正极材料与匣钵基体，延长匣钵寿命并提升正极材料纯度与电化学性能。通过概述匣钵在热应力及化学侵蚀作用下的损毁机理，总结了关于堇青石—莫来石匣钵的原料组成、制备方式以及性能改进方法，并对正极材料合成用匣钵的未来发展方向进行了展望。
利用局域表面等离子体共振提高TiO2光催化活性的研究进展
史顺超, 张海伦, 王建省, 曾雄丰
光催化技术作为一种绿色环保的新型水处理手段，以其无二次污染、可循环利用等优势展现出广阔的应用前景。然而，以TiO2这一典型光催化剂为例，其光量子效率低、禁带宽度大以及对可见光利用率不足等问题严重制约了其实际应用。近年来，基于贵金属（Au、Ag、Pt）的局域表面等离子体共振（Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR）被证明是提升光催化性能的一种有效策略。但贵金属的高成本限制了其大规模应用。通过系统总结LSPR增强光催化活性的机制与关键问题，并重点综述了以过渡金属、稀土金属和主族金属等非贵金属通过修饰TiO2，梳理等离子体增强光催化性能的最新研究进展，为开发高效、低成本的光催化剂提供了理论依据和技术参考。
海胆结构RuO2@IrO2纳米催化剂的制备及酸性析氧反应性能研究
梁凤波, 熊宏旭, 陈子豪, 龚奇奇, 孙良良, 刘丽丽
在众多制氢技术中，质子交换膜（PEM）电解水制氢技术具有原料简单易得、产出氢气浓度高及操作简便等一系列优势。但PEM电解槽中析氧反应（OER）缓慢是电解水制氢的发展瓶颈，开发高效且稳定的电催化剂以提升OER动力学速率具有重要意义。氧化铱IrO2在酸中的析氧反应（OER）中仅次于最活跃的RuO2，但是其稳定性远远高于RuO2。为了得到兼具高活性和高稳定性的催化剂，以纳米RuO2作为内核采用亚当斯熔融法包裹IrO2，制备了RuO2@IrO2的核壳结构催化剂。利用X射线衍射、X-射线光电子能谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电化学工作站对该材料的晶体结构、元素组成、表面形貌，进行了表征和分析。结果表明，该方法制备了一种具有海胆结构的RuO2@IrO2催化剂。负载适量IrO2可以缓解RuO2在析氧过程中的过度氧化溶解，对Ru O2起到良好的保护作用，从而增强催化剂的稳定性。负载20%IrO2的Ru O2@IrO2催化剂在高电流密度下展现出比Ru O2颗粒更优的催化活性和稳定性，在100m A·cm-2电流密度下过电位低至364 mV，连续测试20 h，电位仅降低了29 mV。
CeO2-CuO/TiO2催化剂的制备及其在微波下降解苯乙烯的性能研究
王浩, 赵硕涵, 王秋龙, 杜敬鑫
采用溶胶—凝胶法在吸波发热蜂窝陶瓷表面制备（CeO2-CuO）/TiO2低温吸附催化燃烧催化剂，采用络合剂(C6H8O7、C10H14N2Na2O8、C6H15NO3)分别对Ce3+、Cu2+进行络合，考察了络合剂对Ce3+、Cu2+催化剂涂层微观形貌的影响，并研究了该催化剂对苯乙烯的吸附效果和微波热分解性能；采用X射线衍射仪、扫描电镜仪、全自动比表面积及孔隙度分析仪对催化剂的相组成、微观结构、比表面积进行表征。结果表明：当络合剂为C10H14N2Na2O8时，催化剂颗粒粒径为20 nm～30 nm，催化剂涂层的形貌呈网络状结构，催化剂比表面积大、孔径分布情况好，对苯乙烯吸附效率为95%；在微波条件下，苯乙烯起燃温度仅为90℃，催化剂在200℃时催化活性最高，催化转化率达到90%。
阳极支撑构型BaZr0.8Y0.2O3-δ基质子导体固体氧化物燃料电池的制备及性能研究
陈美龙, 李采丰, 吴学良, 鲁欣洋, Dustin Banham, 杜丽, 陈旻
质子导体固体氧化物燃料电池（H+-SOFC）是一种采用全固态质子陶瓷导体为电解质的先进燃料电池技术。与传统氧离子导体SOFC相比，具有低运行温度、高性能稳定性、高燃料利用率等优点。然而，高化学稳定性BaZr0.8Y0.2O3-δ（BZY20）电解质的烧结活性差，导致BZY20基H+-SOFC的电化学性能偏低。针对该问题，通过优化阳极支撑体和电解质膜在共烧结过程中的烧结收缩行为来促进BZY20电解质的致密化，研究了添加不同类型造孔剂的阳极支撑体孔结构和烧结收缩率，成功制备出构型为Ni-BZY20/BZY20/La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δBaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3-δ纽扣电池。相比于玉米淀粉造孔剂，采用同等质量比的石墨造孔剂所制得电池的阳极孔隙率更高（～21%），且BZY20电解质膜的致密性好、晶粒较大，这些显微结构特征使其电化学性能也得到提升。在此基础上，进一步优化电解质膜制备工艺，将BZY20的厚度从39μm降至12μm，这一举措最终使得电池的欧姆电阻Ro降低了一半，且电池在600℃下的功率密度达到210 mW·cm-2。
有机聚合物修饰陶瓷电解质Na3.4Zr2Si2.4P0.6O12与Na金属界面
郭炜琳, 周晓亮, 刘立敏, 张硕, 文坤, 杨倩
在全固态钠离子电池中，陶瓷电解质Na3.4Zr2Si2.4P0.6O12（NZSP）与金属Na电极间的界面问题一直是制约其性能的关键因素。由于界面处存在缺陷，电池在工作过程中出现高极化问题，同时电池容量较低，且循环稳定性表现不佳。为解决这些问题，研究提出了一种创新的界面优化策略，即在NZSP表面引入聚环氧乙烷（PEO）和聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）等聚合物薄膜。聚合物薄膜的引入不仅显著改善了NZSP与金属钠电极之间的界面润湿性和接触性，还有效防止了界面副反应的发生。实验结果显示，涂覆聚合物薄膜的Na/NZSP/Na对称电池在0.01mA·cm-2的电流密度下能够稳定循环1000 h，表现出优异的电化学性能和循环稳定，相比之下，未涂覆聚合物薄膜的对称电池仅在80 h后便发生了短路。这一结果表明，聚合物薄膜的引入为全固态钠离子电池界面优化提供了一种有效策略，不仅提升了电池的性能，还为全固态钠离子电池的商业化应用奠定了基础。未来，随着更多界面优化技术的发展，全固态钠离子电池有望在高能量密度和高安全性方面取得更大的突破。
Ce、Al共掺杂对纳米ZnO结构和导电性能的影响
岳露露, 董伟霞, 包启富, 李萍, 顾幸勇
采用简易的一步水热法制备Ce、Al共掺氧化锌导电粉体。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外—可见吸收光谱(UV-Vis)、激光粒度分布仪、电阻仪和第一性原理(DFT)等对材料的结构和性能进行了表征与分析。实验结果表明：当Ce的掺杂量为0.4%、Al的掺杂量为1.5%时，样品呈现棒状结构，样品的粒径D50。禁带宽度和电阻率达到最小值，分别为1.176μm、3.085 eV和13.67Ω·m。基于DFT和UV-Vis结果可知Ce和Al的掺杂降低了禁带宽度，增加了自由载流子浓度，较小的粒径可提供更多的活性位点，更有利于自由载流子的传输。