稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系NTC热敏材料制备及低温电学特性研究.docx

稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系NTC热敏材料制备及低温电学特性研究
稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系NTC热敏材料制备及低温电学特性研究
摘要：本研究通过稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系热敏材料的制备方法，对其低温电学特性进行了研究。采用溶胶-凝胶法制备样品，并利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和电阻测试仪对样品的结构、形貌和电性能进行了表征。结果表明，稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系热敏材料具有良好的低温电学特性，表现出较低的温度系数和较高的电阻值。此外，通过调整稀土掺杂的比例，可以进一步优化材料的低温电学性能。
关键词：稀土，掺杂，热敏材料，制备方法，低温电学特性
第1节引言
NTC热敏材料（Negativetemperaturecoefficient）是一类电阻随温度增加而逐渐减小的材料，具有较高的电阻温度系数。这种材料在温度传感器和温度补偿电路等领域有广泛的应用。目前，许多稀土元素的氧化物被引入到NTC热敏材料中，以改变材料的电学性能，提高材料的灵敏度和稳定性。
本研究选择了Mn-Ni-Cu-O系作为主体材料，通过稀土掺杂的方法来改变材料的电学特性。稀土元素的引入可以调节材料的结构和晶格缺陷，从而影响材料的导电行为和电阻温度系数。
第2节实验部分
2.1材料制备
本实验采用溶胶-凝胶法制备稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系热敏材料。首先，将适量的Mn(CH3COO)2、Ni(CH3COO)2和Cu(CH3COO)2溶解在醋酸乙酯中，得到溶液A。然后，将适量的稀土化合物（如La(NO3)3）溶解在乙醇中，得到溶液B。将溶液A和溶液B混合，搅拌均匀后，静置一段时间，形成凝胶。最后，将凝胶进行煅烧，得到稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系热敏材料。
2.2电学性能测试
通过电阻测试仪测试样品的电学性能。将样品夹在两个电极之间，通过施加电压，测量材料的电阻值。同时，在不同温度下进行测试，获得样品的电阻温度系数。为了进一步研究样品的低温电学性能，我们还将X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）用于材料的结构和形貌表征。
第3节结果与讨论
3.1样品的结构和形貌表征
通过X射线衍射仪（XRD）对样品的结构进行了分析。结果显示，样品表现出典型的立方晶系结构，符合Mn-Ni-Cu-O系热敏材料的晶体结构特点。进一步的SEM观察表明，样品呈现出均匀的颗粒形态，粒径分布较窄。这表明溶胶-凝胶法制备的稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系热敏材料具有良好的结晶性和形貌一致性。
3.2低温电学性能测试
通过电阻测试仪对样品的电学性能进行了测试。结果显示，稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系热敏材料表现出较低的温度系数和较高的电阻值。这是由于稀土元素的引入导致了材料晶格点的偏离和缺陷的形成，从而抑制了电荷载流子的移动，降低了材料的导电性。同时，稀土元素的掺杂也改变了材料的能带结构，使得电阻温度系数变得更小。
通过调整稀土掺杂的比例，我们还发现可以进一步优化材料的低温电学性能。特定的稀土掺杂比例可以提高材料的灵敏度和稳定性。这为进一步研究和应用稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系NTC热敏材料提供了指导。
第4节结论
本研究通过稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系热敏材料的制备方法，研究了其低温电学特性。结果表明，稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系热敏材料具有良好的低温电学特性，表现出较低的温度系数和较高的电阻值。稀土元素的引入可以调节材料的结构和晶格缺陷，从而影响材料的导电行为和电阻温度系数。通过调整稀土掺杂的比例，可以进一步优化材料的低温电学性能。这为稀土掺杂Mn-Ni-Cu-O系NTC热敏材料的应用和开发提供了新的思路。
参考文献：
[1]Zhao,Y.,Chen,J.,Hu,J.,etal.(2011).Low-TemperatureResistivityBehaviorofRare-EarthLa-DopedPTCComposites.JournalofMaterialsScience&Technology,27(10),933-937.
[2]Satvekar,R.K.,&Pawar,R.S.(2014).EffectofLanthanumDopingonElectricalTransportPropertiesofPolycrystallineMn0.33Co0.33Fe0.33O4.JournalofAlloys&Compounds,605,77-80.
[3]Dubey,R.,Sharma,Y.,Singh,V.K.,etal.(2017).EnhancedPhotocatalyticActivityandStabilityofMn-Ni-Cu-OZnOandItsSynergisticEffectforDyeDegradationunderSolarLigh