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红外辐射材料是一种应用于工业炉窑、红外加热等领域的新兴功能材料,在高温下红外辐射材料以氧化物体系为主,但其在辐射传热量占主导地位的近中红外波段发射率不高,这阻碍了材料在工业窑炉中的应用。LaFeO3的耐高温抗氧化性能突出,可作为理想基底,化学掺杂是大幅提升材料在特定波段发射率的最优方案,因此实验采用高温固相烧结法制备铁酸镧A、B格位单掺杂粉体,测试试样在近中红外波段的发射率,比较A/B格位单掺杂粉体发射率值,确定A+B格位复合掺杂方案。对制备的样品用XRD、FT-IR、SEM、XPS等测试手段进行表征分析,确定红外发射率提高的物理机制,同时结合CASTEP模拟计算,从理论模拟角度上研究材料的电子跃迁机理,实验所得到的研究成果简要总结如下:铁酸镧A位掺杂Mg/Ca/Ba粉体的吸收边从500nm移动至1940nm,近中红外波段发射排序均为:Ba>Ca>Mg>LaFeO3,在近红外波段的发射率都在0.93以上,中红外波段的发射率都在0.78以上,远远大于LaFeO3的发射率值0.5左右。结合XPS拟合,掺杂后体系中Fe以+3、+4价存在,产生了激活能仅需0.1eV的Fe3+?Fe4+跳跃小极化子,同时氧空位浓度增大,晶格振动吸收增强。掺杂粉体的禁带宽度由LaFeO3的3.817eV减低至0eV,促进了材料的杂质能级吸收。铁酸镧B格位掺杂Mn/Co/Cr后吸收边发生红移但移动幅度不大,在近中红外波段发射率排序为:Mn>Co>Cr>LaFeO3,Fe格位掺杂Cr/Co时变价元素存在的比例更少,自由载流子吸收机制相对Mn掺杂更弱。Mn/Co/Cr掺杂后禁带宽度从3.817eV分别减小到0.793eV、1.722eV、2.406eV,主要是Mn/Cr/Co3d与O2p杂化形成杂质能级,同时Mn/Cr/Co 3d在导带的态密度峰缩短了跃迁的间隙宽度。实验成功制备的五种复合掺杂试样在1-5um波段的发射率都出现大幅上升,特别是在近红外波区达到0.9以上,在中红外波段达到0.85左右,A+B复合共掺杂试样发射率排序为:Ba-Mn>Ba-Cr>Mg-Cr>Mg-Co>Mg-Mn>LaFeO3,Mg-Mn、Mg-Cr、Mg-Co、Ba-Mn、Ba-Cr复合掺杂后粉体的禁带宽度值分别为:0.482eV、0.109eV、0.027eV、0eV、0eV,这由B格位元素3d和O2p轨道杂化形成杂化能级、在费米能级右侧B格位元素3d轨道决定。掺杂提升铁酸镧基材料发射率的机理在于:元素变价产生的跳跃小极化子、电子-氧空位浓度增加,这两方面都属于增强粉体的自由载流子吸收;掺杂元素在原价带顶和导带底产生的杂质能级,降低了从价带到导带跃迁所需能量值;掺杂引起体系晶格发生畸变,加强晶格非简协振动吸收;在这几种理论机制中,对于材料在近中红外波段的发射性能,自由载流子吸收占主导地位。论文研究的铁酸镧基辐射材料在1-5um波段发射性能优良,同时实现了理论模拟与实验结果的验证统一,具有一定的基础理论价值,希望可以对我国高温节能领域有所参考价值。