二维材料粉体具有比表面积大、催化活性位点丰富、易于溶液加工、微结构可调等特性，在能源、电子器件、催化和环境等领域展现出巨大的应用前景。高品质二维材料粉体的低成本、批量化、微结构调控制备是发展其大规模应用的重要前提。本文总结了基于硅藻土模板法制备二维材料粉体(如石墨烯、石墨双炔、过渡金属氮化物、过渡金属硫属化合物粉体)的研究进展；介绍了所获得的二维材料粉体在能量存储器件、印刷电子学、电催化析氢、废水处理等领域的应用研究；最后讨论了基于硅藻土模板法的二维材料粉体制备研究中尚存的问题与挑战，以及二维材料粉体可能的应用方向。
二维材料粉体 硅藻土模板 三维多孔结构 能量存储和转换 two-dimensional material powder diatomite template three-dimensional porous structure energy storage and conversion
1 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院, 西安 710100
2 国网(西安)环保技术中心有限公司, 西安 710100
3 国网陕西省电力有限公司, 西安 710048
4 国网陕西省电力有限公司渭南供电公司, 渭南 714000
5 国家电网有限公司, 北京 100031
本文采用传统固相反应法, 成功制备了新型无铅弛豫铁电陶瓷(1-x)［0.9BaTiO3-0.1Bi(Mg0.25Ta0.5)O3］-xBi0.5Na0.5TiO3。结果表明, 较高居里温度的Bi0.5Na0.5TiO3的引入, 使得材料体系中建立了更多的以Bi-O耦合为主的极性纳米区域, 弥补了因Bi(Mg0.25Ta0.5)O3的加入导致的宏观极化强度的减少, 提高了材料的饱和极化强度, 实现了较高储能密度的同时具有更好的温度稳定性。在245 kV/cm电场强度下, x=0.2样品的储能密度约为4.01 J/cm3, 储能效率约为84.86%, 同时该组分在20~170 ℃储能密度的变化率小于5%, 储能效率的变化率小于6%, 表现出优异的温度稳定性。
无铅 弛豫铁电体 能量存储 BaTiO3基陶瓷 储能效率 温度稳定性 lead free relaxor ferroelectric energy storage BaTiO3 based ceramics energy storage efficiency temperature stability
1 中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室, 福州 350108
采用顶部籽晶法生长了La3+掺杂Pb(Lu1/2Nb1/2)O3(PLN)反铁电单晶, 晶体组分简写为xLa-PLN(x=1%、3%、5%), 并详细研究了La3+掺杂对PLN晶体储能性能的影响。通过ICP测试了不同配比晶体的实际掺杂比例, 分别为0.3%、1.1%、2.9%。XRD显示该晶体体系为正交相钙钛矿结构, 且存在两套超晶格衍射点阵, 分别由A位铅离子反平行排列和B位离子有序排列导致。介电温谱给出了晶体的介电常数、介电损耗随温度和频率的变化规律, 不存在弥散相变。变温电滞回线显示, 该体系均表现出典型的双电滞回线特性, 且随着La3+含量的增加, 有效储能密度逐渐增大, 最高储能密度达到5.1 J/cm3。这主要是由于La3+掺杂导致体系的容忍因子下降, 从而增强了反铁电稳定性, 最终提高了PLN体系的能量存储密度。
反铁电晶体 顶部籽晶法 能量存储密度 Pb(Lu1/2Nb1/2)O3 Pb(Lu1/2Nb1/2)O3 antiferroelectric crystal top-seed growth technique energy storage density
1 中国科学院上海光学精密机械研究所,上海,201800
2 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室,哈尔滨,150001
分析了影响激光二极管抽运Yb:YAG激光器调Q效率的参量,推导了激光二极管端面脉冲抽运Yb:YAG晶体的速率方程,解出了双程抽运情况下的净抽运量子产率.利用数值计算方法,模拟了净抽运量子产率与晶体长度,抽运光脉冲宽度等关系,得出晶体长度的优化可以提高Yb:YAG激光器输出效率.计算了调Q Yb:YAG激光器的最大增益、最大储能,分析了放大自发辐射对于Yb:YAG能量存储的影响.同时给出了激光二极管端面抽运调Q Yb:YAG优化设计方法.这些分析和计算为实际器件的研制提供参考.
激光物理 净抽运量子产率 能量存储 激光二极管抽运
