钙钛矿型催化剂LaNi_(0.8)Co_(0.2)O_3性能的改进

通过改进的溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型氧化物LaNi0.8Co0.2O3,研究了煅烧温度对催化剂的影响.采用XRD、SEM对催化剂的结构和表面形貌进行了分析;用极化曲线、恒流放电曲线研究了催化剂在7 mol/L KOH中的电化学性能.采用改进的溶胶-凝胶法,在500 ℃下煅烧制得的催化剂团聚最小,且电化学性能最好.当电极电位为-0.4 V(vs. Hg/HgO)时,氧还原的电流密度为230 mA/cm2.     

锂离子蓄电池用正极LiNi0.8Co0.2O2的研究

总结了聚合物锂离子蓄电池正极材料的研究现状,通过研究提出了一种新型正极改性材料LiNi0.8Co0.2O2的制备工艺,该材料在聚合物锂离子蓄电池中的应用研究表明,LiNi0.8Co0.2O2改善了材料的放电性能并降低了电池成本。本研究将凝胶-溶胶法和喷雾干燥法相结合,采用高分子化合物RB-1(由多元有机酸和高分子聚合物例如明胶和淀粉等组成)来调整溶胶体,结合煅烧过程中对温度和时间的控制,研究出溶胶-喷雾干燥-煅烧的制备工艺。实验以差热分析-热重分析(DTA-TGA)法来分析喷雾干燥的过程和作用,以X射线衍射(XRD)分析材料的结构,以容量测试来分析材料的放电性能。所得LiNi0.8Co0.2O2具有优良的层状结构,应用于聚合物锂离子蓄电池中,可使电池的可逆比容量达到180mAh/g,并保持良好的稳定性和循环寿命。     

纳米锑掺杂二氧化锡担载IrO_2催化剂的制备与性能

在非氯盐体系下,采用化学共沉淀法制备纳米级锑掺杂二氧化锡(ATO)粉体材料,分析锑掺杂浓度、前驱体pH值和前驱体煅烧温度对电导率的影响;采用优化的Adams法,以纳米ATO粉体为载体,制备担载型析氧催化剂二氧化锒(IrO_2)/ATO,并进行XRD分析、电化学阻抗及极化曲线测试。制备ATO粉体电导率最大时(0.581 S/cm)的条件为:Sb掺杂浓度10%,pH值为3.5,煅烧温度为600℃。采用IrO_2/ATO催化剂的单体电池,在800mA/cm~2、80℃时,所需槽电压仅为1.40V。     

RuO_2-IrO_2-TiO_2析氧催化剂的制备工艺

以Ti N、RuCl3和H2IrCl6为原料,用真空浸渍-热分解法制备了RuO2-IrO2-Ti O2,研究了煅烧温度和n(Ru+Ir)∶n(Ti)对产物的影响。XRD分析表明:Ti N在高温煅烧时氧化生成金红石型Ti O2,RuO2、IrO2和Ti O2以固溶体的形式存在。CV、阳极极化曲线和EIS测试表明:RuO2-IrO2-Ti O2的最佳煅烧温度为400℃,随着n(Ru+Ir)∶n(Ti)的提高,催化剂的活性增强;在相同电位下,RuO2-IrO2-Ti O2的电流密度大于IrO2,可用作固体聚合物电解质(SPE)水电解催化剂。     

LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti)的性能研究

采用共沉淀法在800℃下煅烧9 h,制备出了LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti).利用XRD、DSC和充放电分析方法对其进行了表征.实验结果表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中Al和Ti的加入,提高了材料LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti)在4.3 V下热分解反应的热稳定性.     

LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti)的性能研究

采用共沉淀法在800℃下煅烧9 h,制备出了LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti).利用XRD、DSC和充放电分析方法对其进行了表征.实验结果表明:LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中Al和Ti的加入,提高了材料LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti)在4.3 V下热分解反应的热稳定性.     

基于响应面法的生物质半焦催化气化试验

以海泡石为载体制备生物质气化的碱金属催化剂,开展了低温水蒸气条件下的麦秸半焦催化气化试验。采用响应面设计法,进行3-level中心组合设计试验,构建半焦气化性能指标(氢气产率RH2、碳转化率XC、反应速率YC)与催化剂制备参数(K2CO3负载量、催化剂煅烧温度)的响应曲面,对半焦气化性能进行效应分析和优化。研究结果表明:K2CO3负载量对半焦气化反应的影响极显著;催化剂煅烧温度对氢气产率、碳转化率影响显著;二者对氢气产率、碳转化率还存在一定的交互效应。利用Design Expert软件优化,得到最佳的催化剂制备参数为:煅烧温度728℃、K2CO3负载量25.8%,在此优化条件下的试验结果显示RH2?103.67 mol/kg、XC?96.48%、YC?1.28%/min,与模型预测值一致。气化温度对半焦气化有着重要的影响,低于700℃时,气化反应受到抑制,且试验表明海泡石是生物质低温气化制取富氢气体的一种合适的催化剂载体。     

催化电极材料La-Sr-Co-Fe的制备与表征

用湿化学、共沉淀、溶胶 凝胶三种不同的制备方法,在较低焙烧温度和较短焙烧时间的实验条件下,制备了钙钛矿型La Sr Co Fe(LSCF)复合氧化物,并通过热重/差热(TG/DTA)分析、X射线衍射(XRD)分析和扫描电镜(SEM)测试等表征手段对La Sr Co Fe电极粉料进行了表征和分析。通过对催化剂活性测试表明,以溶胶 凝胶法制备的催化剂活性最高。TG/DTA、XRD分析结果表明以溶胶 凝胶法制备的催化剂母体在三种不同制备方法中在最低的温度下形成钙钛矿晶型。且XRD分析结果表明,La Sr Co Fe电极粉料完全形成了单一的钙钛矿晶型,而无单独的氧化物晶相存在。从SEM可以看出,溶胶 凝胶法制备的催化剂颗粒均匀,结构疏松,比表面积大,有利于LSCF的催化氧化活性的提高。     

基于响应面法的生物质半焦催化气化试验EI北大核心CSCD

以海泡石为载体制备生物质气化的碱金属催化剂,开展了低温水蒸气条件下的麦秸半焦催化气化试验。采用响应面设计法,进行3-level中心组合设计试验,构建半焦气化性能指标(氢气产率RH2、碳转化率XC、反应速率YC)与催化剂制备参数(K2CO3负载量、催化剂煅烧温度)的响应曲面,对半焦气化性能进行效应分析和优化。研究结果表明:K2CO3负载量对半焦气化反应的影响极显著;催化剂煅烧温度对氢气产率、碳转化率影响显著;二者对氢气产率、碳转化率还存在一定的交互效应。利用Design Expert软件优化,得到最佳的催化剂制备参数为:煅烧温度728℃、K2CO3负载量25.8%,在此优化条件下的试验结果显示RH2?103.67 mol/kg、XC?96.48%、YC?1.28%/min,与模型预测值一致。气化温度对半焦气化有着重要的影响,低于700℃时,气化反应受到抑制,且试验表明海泡石是生物质低温气化制取富氢气体的一种合适的催化剂载体。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成及性能

采用共沉淀法合成出Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2,与LiOH球磨混合后在800℃煅烧9h制备出了锂离子蓄电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、恒流充放电、循环伏安等分析方法对其进行了表征。实验结果表明,该工艺合成出的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2首次放电容量为160mAh·g-1,循环30次可逆容量保持143.5mAh·g-1,4.3V下的热分解温度高于LiCoO2,是一种很有潜力的锂离子蓄电池正极材料。     

泡沫镍载钌催化剂硼氢化钠水解制氢性能研究

针对硼氢化钠粉末状制氢催化剂易流失、物料传输难、反应产物易覆盖、催化剂利用率低的问题,采用化学镀制备了泡沫镍负载的Ru催化剂,借助扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、X射线光电子光谱法(XPS)等技术分析了泡沫镍载Ru催化剂使用前后的微观形貌结构与表面元素组分,研究了镀液浓度、镀液温度、硼氢化钠反应液温度对催化剂的催化制氢活性的影响,剖析了催化剂循环使用过程中活性衰减的原因。结果表明:泡沫镍载体的使用提高了Ru催化剂的催化活性,有效地改善了NaBH_4水解制氢体系中反应物和产物的物料传输,催化反应的活化能为40.8kJ/mol。循环使用20次后,催化剂的催化活性仍为初次活性的76.3%,显示了良好的催化稳定性。     

泡沫镍载铂催化硼氢化钠水解制氢

设计了一套硼氢化钠制氢系统,利用单片微控制器实现系统中的温度、流量、压力等多参数的集成控制,为燃料电池提供流量和压力可调的氢源。制备了NaBH4水解制氢用泡沫镍载铂和泡沫镍载钯催化剂,实验结果表明,由于反应过程中附着在泡沫镍纤维上的钯颗粒严重脱落,使得泡沫镍载钯催化剂在使用寿命及稳定性方面远不如泡沫镍载铂催化剂。而使用泡沫镍载铂催化剂时,产氢速率随着催化剂用量的增加而升高;NaBH4溶液浓度较低时,产氢速率会随溶液浓度升高而增加,但是太高的浓度反而会使产氢速率降低;增加溶液中NaOH浓度会使反应速率快速降低,当NaOH浓度高于2%时,反应基本停止。计算了NaBH4制氢能量体系,并研发了一套集成NaBH4制氢系统及PEMFC系统的示范应用装置。     

硼氢化钠在聚合物电解质膜燃料电池中的应用

间接硼氢化钠燃料电池(B-PEMFC)的氢源具有储氢效率高、长期存储稳定、制氢速率可控、水解产物环境友好及副产物偏硼酸钠(NaBO2)可回收利用等优点,但存在硼氢化钠(NaBH4)价格高、水解催化剂寿命短、NaBO2结晶析出和水热管理等问题;直接硼氢化钠燃料电池(DBFC)具有能量密度和开路电压较高、阳极催化剂价格低以及结构简单的优点,但存在BH4-在阳极水解和渗透的问题。     

基于硼氢化钠制氢燃料电池供氢系统设计

设计了一种基于硼氢化钠水解制氢技术的燃料电池供氢系统,包括硼氢化钠制氢装置及其控制系统.该系统利用单片微控制器对硼氢化钠制氢系统中的温度、流量、压力等多参数进行集成控制,实现反应系统安全可靠、自动化的要求,可以直接为燃料电池提供流量和压力可调的氢源.     

溶剂对空气电极催化剂LaNi0.8Co0.2O3性能的影响

以丙酮和乙二醇为溶剂,使用溶胶-凝胶法制备钙钛矿型氧化物LaNi<,0.8> Co<,0.2> O<,3>,并制备空气电极.用XRD、TEM分析催化荆的结构;用极化曲线、计时电流法、交流阻抗法、恒流放电曲线研究催化荆在7 mol/L KOH中的性能.用复合有机溶剂制得的催化剂电化学性能较好,电极电位为-0.4 V(vs...     

溶剂热法制备多层结构Co_3O_4及其超电容特性

以硝酸钴为原料,溴化十六烷基三甲胺(CTAB)为分散剂,尿素为沉淀剂,采用混合溶剂热法制备了Co_3O_4。研究了水-正丁醇、水-正戊醇-正己烷、水-正丁醇-正己烷三种不同溶剂体系下对Co_3O_4超电容性的影响。通过交流阻抗、循环伏安、恒流充放电对Co_3O_4电极材料的电化学性能进行表征,结果表明,不同溶剂对其电化学性能有显著影响,在水-正丁醇-正己烷的溶剂体系中,反应温度为100℃时得到的Co_3O_4电极材料具有较好的电化学性能,在6 mol/L KOH溶液中,电流密度为5 mA/cm~2时,其单电极放电比电容达667.7 F/g。     

负载型镍基催化剂上乙酸蒸汽重整制氢反应研究

采用浸渍法制备Ni/γ-Al2O3催化剂,考察了催化剂中活性金属含量、焙烧温度、反应温度、反应空速、助剂(钇或锂)对乙酸蒸汽重整制氢反应的影响。研究结果表明,在镍质量含量为12%,焙烧温度为800 ℃,反应温度为600 ℃,质量空速为3.0 h-1时,Ni/g-Al2O3表现出较好的催化活性;添加助剂钇和锂的催化剂上重整反应氢选择性降低,乙酸转化率升高;添加碱金属锂的催化剂抗积碳性能明显提高,这表明在生物质油蒸汽重整制氢反应中添加碱金属助剂对提高Ni/g-Al2O3催化剂的抗积碳性能有很大作用。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及电化学性能

首次采用流变相反应法合成了锂镍钴锰复合氧化物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.考察了Li/(Ni+Co+Mn)比值、焙烧温度和焙烧时间对其电化学性能的影响.在此基础上成功的合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2样品,X射线试验结果发现,预焙烧得到的前驱体具有和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2相似的结构.扫描电子显微镜法(SEM)显示,其粒径小于1μm.充放电结果显示,当电流密度为0.20 mA/cm2时,在3.0～4.4 V区间内,其首次放电比容量达到146.30 mAh/g,循环20次后,仍能保持在136.00 mAh/g.     

硼氢化钠水解给PEMFC供氢的研究

硼氢化钠因具有较高的理论储氢密度(10.7%)、可长期稳定储存、水解过程温和,并且规模可以根据用户需要而调整、全过程环境友好等优点,其水解制氢可作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)供电系统的在线氢源,是近年来被广泛关注的制氢技术.使用自制的水解制氢催化剂及制氢装置,研究了硼氢化钠水解氢气对PEMFC单电池以及电堆性能的影响,发现在试验条件下该制氢装置给小功率(<60W)PEMFC供氢时,电池性能与气瓶供氢时基本相同;而给较大功率(如500 W)PEMFC供氢时,电池逐渐被毒化,性能远低于使用纯氢时且性能不可恢复.     

超临界流体干燥法制备BaFe12O19超细粉末

通过利用超临界流体干燥法（SCFD）成功地合成出了六角片状钡铁氧体超细粉末。主要考察了Fe／Ba比、焙烧温度、气氛、外加磁场以及Co、Ti掺杂对粉末磁性能的影响。实验结果表明，利用SCFD法所得粉末能在较低的温度下晶化完全，且得到粉末的磁性能更接近于理论值。内禀矫顽为Hc达493.4kA／m，比饱和磁化强度达6lA·m~2/kg。另外，Co、Ti的掺杂能适当地调节钡铁氧体的内禀矫顽力。