【摘 要】
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目前,国内热工炉窑热效率较低（30%左右）,同时轻稀土（典型的为La）产能过剩。LAl O3（记LA）是潜在的高温高发射率材料,熔点高,热稳定性好,晶格匹配性好。因此本文以LA为基,制备了La0.67A0.33Al O3-δ（A=Bi/Ca/Sr,记LBA、LCA、LSA）,La Al0.67B0.33O3-δ（B=Co/Mn/Ni,记LAC、LAM、LAN）,以及La0.67A0.33Al0.6
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目前,国内热工炉窑热效率较低（30%左右）,同时轻稀土（典型的为La）产能过剩。LAl O3（记LA）是潜在的高温高发射率材料,熔点高,热稳定性好,晶格匹配性好。因此本文以LA为基,制备了La0.67A0.33Al O3-δ（A=Bi/Ca/Sr,记LBA、LCA、LSA）,La Al0.67B0.33O3-δ（B=Co/Mn/Ni,记LAC、LAM、LAN）,以及La0.67A0.33Al0.67B0.33O3-δ（A=Ca/Sr,B=Mn/Ni,记LCAM、LCAN、LSAM、LSAN）,并借助XRD（X射线衍射）、SEM（扫面电镜）、XPS（X射线光电子能谱分析）等实验表征手段,研究了材料的红外辐射性能,同时结合CATEP模拟了材料的能带、态密度、光学性质等,并与实验对照分析。主要结论如下:A位单掺:LSA晶格畸变(4.1×10-4)、氧空位（32.25%）均最大,晶粒尺寸（36.68 nm）、禁带宽度（3.87 e V）均最小,其次LCA,再次LBA,最后LA(3.65×10-4、28.91%、44.44 nm、5.18 e V);LSA晶格缺陷形成能（1.92 e V）、自由载流子浓度(1.465×1018cm-3)均最大,禁带宽度（3.218 e V）、介电函数峰（6.70 e V）、吸收峰（8.50 e V）位均最小,其次LCA,再次LBA,最后LA(0 e V、2.95×1017cm-3、3.445 e V、7.48 e V、9.09 e V)。氧空位浓度、晶格畸变小幅增大,因此材料发射率小幅提升,由0.1661（LA）提升至0.3882（LSA）。B位单掺:LAN晶格畸变(9.68×10-4)、氧空位（42.84%）均最大,晶粒尺寸（21.71 nm）、禁带宽度（1.78 e V）均最小,其次LAM,再次LAC,最后LA;LAN晶格缺陷形成能（7.49 e V）、自由载流子浓度(3.838×1018cm-3)均最大,禁带宽度（1.184 e V）、介电函数峰（6.61 e V）、吸收峰（7.84 e V）位均最小,其次LAM,再次LAC,最后LA。氧空位浓度、晶格畸变大幅增大,同时形成了杂质能级Ni/Mn/Co3d,以及小极化子Co2+（?）Co3+/Mn2+（?）Mn3+/Ni2+（?）Ni3+,因此材料发射率有较大提升,由0.1661（LA）提升至0.8531（LAN）。A-B位双掺:LSAN晶格畸变(1.46×10-3)、氧空位（62.53%）均最大,晶粒尺寸（17.66 nm）、禁带宽度（1.39 e V）均最小,其次LCAN,再次LSAM,复次LCAM,最后LA;LSAN晶格缺陷形成能（9.25 e V）、自由载流子浓度(5.811×1018cm-3)均最大,禁带宽度（0.113 e V）、介电函数峰（6.58 e V）、吸收峰（7.12 e V）位均最小,其次LCAN,再次LSAN,复次LCAM,最后LA。氧空位浓度、晶格畸变进一步增大,且仍有杂质能级Ni/Mn3d,以及小极化子Mn2+（?）Mn3+/Ni2+（?）Ni3+,因此材料发射率进一步提升,由0.1661（LA）提升至0.9571（LSAN）。
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