溶胶-燃烧法制备Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)及其性能

采用溶胶-燃烧法合成了Gd掺杂CeO2的Ce0.8Gd0.2O1.9(GDC)电解质粉末.研究了热处理温度对其相组成、颗粒大小、晶胞参数的影响.并对GDC烧结体的性能进行了研究.结果表明,溶胶一燃烧法可以成功制备出具有良好的烧结性的GDC电解质粉末,1500℃下得到的GDC烧结体的相对密度可以达到95%.电性能测试表明烧结体在中温范围内具有较高的氧离子电导率.     

La_(0.7)Sr_(0.3-x)Ca_xFe_(0.8)Co_(0.2)O_3(0.1≤x≤0.2)阴极材料溶胶-凝胶法合成与表征

以硝酸盐为原料,外加一定量PVA的溶胶-凝胶法制备La0.7Sr0.3-xCaxFe0.8Co0.2O3(LSCFC,0.1≤x≤0.2)系列阴极材料,XRD、SEM对LSCFC晶体结构、微观形貌以及与Ce0.8Sm0.2O2电解质相容性进行研究分析。实验结果表明:900℃煅烧2h,LSCFC形成了晶格膨胀的畸变钙钛矿结构,La0.7Sr0.2Ca0.1Fe0.8Co0.2O3相对LaFeO3晶胞体积膨胀率为43.85%,随着x从0.1增大到0.2,LSCFC晶胞体积膨胀率减小1.3%。La0.7Sr0.2Ca0.1Fe0.8Co0.2O3粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质在1200℃下烧结5h后具有良好的化学相容性。     

Sm2(Zr0.9Ce0.1)2O7陶瓷的溶胶凝胶法制备及热导率

以Sm2O3,ZrO(NO3)2.2H2和Ce(NO3).6H2O为原料,采用溶胶凝胶法制备了Sm2( Zr0.9Ce0.1 )2O7陶瓷材料.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)技术研究了样品的相组成和微观组织,用激光脉冲法测试了样品的热扩散系数.结果表明,采用溶胶凝胶成功制备了具有单一的萤石结构的Sm2 (Zr0.9 Ce0.1)2O7纳米粉体,其颗粒大小均匀,但团聚较为严重,其平均热导率仅为YSZ陶瓷的70％,较低热导率表明该材料有潜力用作新型热障涂层用陶瓷材料.     

纳米Ce0.8Zr0.2O2固溶体的溶剂热制备与催化性能研究

以硝酸铈和硝酸锆为原料用溶剂热的方法在甲酸中120℃加热24h制得了纳米Ce0.8Zr0.2O2固溶体材料,利用X射线衍射（XRD）、Raman光谱、扫描电镜（SEM）和投射电镜（TEM）对其进行了表征。在乙酸和正丁醇制备乙酸丁酯的反应中考察了其催化活性。XRD和Raman光谱显示出所制备的样品形成了具有氧化铈立方结构的均一固溶体。TEM结果表明所合成的Ce0.8Zr0.2O2的粒径〈100nm。在酯化反应中,Ce0.8Zr0.2O2固溶体具有较高的催化活性,且容易和反应液分离。反复实用10次后,其催化活性基本上保持不变。     

铽掺杂铈锆固溶体的合成及结构表征

采用溶胶-凝胶法制备了不同比例Tb掺杂的三效催化剂促进剂Ce0.6Zr0.4-xTbxO2-y(x=0.05、0.10、0.15).BET比表面积分析表明,随着Tb的掺杂量由x=0.05递增到x=0.15,在650℃焙烧的样品其比表面积由66.8增加到80.4m2/g,而未掺杂样品Ce0.6Zr0.4O2的比表面积为65.1m2/g.X射线衍射和拉曼光谱证实形成的固溶体为萤石型立方相结构.X光电子能谱分析表明,固溶体表面Ce和Tb主要以Ce4 和Tb3 形式存在,Zr以Zr4 形式存在;掺杂样品组成均匀,Tb的掺入促进了固溶体的形成,增加了表面晶格氧的浓度.     

微波均相合成Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2粉体及其烧结性

以Ce(NO3)3.6H2O和ZrOCl2.8H2O为原料,以尿素为沉淀剂,利用微波均相法制备Ce0.75Zr0.25O2粉体,采用热分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征制备的粉体,对制备的粉体压制成型并烧结,用扫描电子显微镜观察烧结体的微观结构。结果表明,合成Ce0.75Zr0.25O2前驱体时加入2倍于Ce3+物质的量的H2O2可以减小固溶体颗粒粒度,降低固溶温度30℃;所制备的固溶体粉体具有良好的烧结性,在1 550℃得到烧结体的相对密度达99.57%。     

Ce0.8Gd0.2O2-δ纳米晶的合成、微结构和离子导电性

利用溶胶-凝胶燃烧法合成了纳米晶Ce0.8Gd0.2O2-δ固溶体.热重(TG)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)分析表明,干凝胶经燃烧后可直接得到粒径约为24nm,具有单相萤石结构的稳定纳米晶.在合成粉末样品的Raman光谱上观测到一个强的低频F2.对称振动峰(460cm-1)和一个较弱的高频峰(570cm-1),分别对应于Ce离子周围的氧离子的对称呼吸振动和氧缺位的产生.采用交流阻抗谱方法研究了1450℃烧结体的晶界体积分数和离子电导率,并探讨了二者之间的关系.     

Ce-Zr-Mn-O固溶体作为甲烷燃烧过渡金属催化剂载体的研究

用溶胶凝胶法制备了不同锰含量的 Ce Zr Mn O固溶体,样品在老化前后均用 XRD、TPR表征,并测定其储氧性能。结果表明锰含量对该储氧材料(OSM)的储氧性能有很大的影响:样品的储氧量(OSC)老化前随着 Mn含量的增加而增加;老化后则先增加而后又降低,以 Mn含量 20%为最佳。以不同比例的OSM(含 20%锰)YSZ Al2O3 为载体制备了一系列Fe、Co、Mn三组分氧化物的整体式催化剂,考察了它们的甲烷催化燃烧活性。结果表明老化前后,Fe Co Mn/OSM YSZ Al2O3 (其中 OSM和 YSZ Al2O3质量比为1∶1)活性明显高于Fe Co Mn/YSZ Al2O3,且具有可与贵金属催化剂相比美的特性———较低的起燃温度、很窄的完全反应温度区间,同时兼有较好的热稳定性,有望成为实用的甲烷燃烧催化剂。     

CeO_2、TiO_2及Ce_(0.5)Ti_(0.5)O_2催化载体的制备及性能研究

采用热分解法、溶胶-凝胶法、沉淀法和水热法制备了CeO_2载体,SEM、XRD表征、N_2低温吸脱附和氢气程序升温还原(H2-TPR)实验和结果分析显示,溶胶-凝胶法制备样品具有更优的比表面积、孔容、孔径和氧化还原性能,故选择溶胶-凝胶法制备Ti_(0.5)Ce_(0.5)O_2混合氧化物催化载体。使用XRD、SEM、N2低温吸脱附、H2-TPR等分析手段对产物的物相特征、吸附性能和氧化还原性能进行了表征。Ti_(0.5)Ce_(0.5)O_2的H2-TPR在261、529和749℃处出现耗氢峰,分别归属于表面吸附氧的还原、表面晶格氧的还原和体相晶格氧的还原,TEM结果表明Ti4+离子进入CeO_2晶格形成TiO_2-CeO_2填隙固溶体,固溶体的形成有利于载体氧化还原能力的增强。     

储氧材料Ce0.6Zr0.4-xPrxO2-δ的性能及在三效催化剂中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了系列三效催化剂储氧材料Ce0.6Zr0.4-xPrxO2-δ（x=0．05，0．10，0．15）。X射线衍射证实形成的固溶体为萤石型立方相结构；BET比表面积分析表明，随着Pr的掺杂量由x=0．05递增到工=0．15，在650℃焙烧的样品其比表面积由66．5增加到79.9m^2／g，而未掺杂样品Ce0．6Zr0.4O2的比表面积为65．1m^2，g；粒度分布及透射电镜分析发现，制备的固溶体在水相中存在着团聚现象。应用在含有Pt，Rh和Pd的三效催化剂的制备。催化活性测试表明，在铈锆氧化物储氧材料中掺杂少量Pr，可降低三效催化剂对CO、C3H6和NO的起燃温度。不论是在富燃区还是在贫燃区，所有掺杂Pr的三效催化剂对各气体的催化转化率均高于未掺杂Pr的三效催化剂。     

低温燃烧合成法制备 Ce0.8Y0.2O1.9 纳米粉体

采用柠檬酸做还原剂，硝酸盐做氧化剂，利用溶胶-凝胶低温燃烧合成工艺制备了纳米晶Ce0.8Y0.2O1．9固溶体．用TG／DTA、XRD、FTIR、Raman和TEM等检测手段研究了柠檬酸用量、前驱体溶液的pH值、氧化剂的用量等工艺参数对凝胶的形成、分解及产物特性的影响．结果表明，通过控制柠檬酸的用量、溶液的pH值，可以获得稳定的凝胶．改变氧化剂的用量，可以获得颗粒尺寸在5-40nm范围的超细粉体．Raman研究表明，随氧化剂含量的增加，氧空位浓度增大．     

改进溶胶-凝胶法合成CeO_2-ZrO_2固溶体及催化性能研究

以Ce(NO_3)_3·6H_2O和ZrO(NO_3)_2·2H_2O为原料采用改进溶胶-凝胶法合成了纳米级铈锆固溶体,考察了不同铈锆摩尔比和温度条件对制备固溶体的粒度、晶型和还原性能的影响,获得了优化工艺条件.采用XRD、比表面积测定(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、程序升温还原(TPR)进行表征.结果表明:此方法制备的固溶体均为立方萤石结构的铈锆固溶体复合氧化物,其比表面积可达92m~2/g;450℃焙烧制备的样品具有良好的还原活性.在常压固定床流动体系中进行乙醇水蒸气重整反应结果表明:当n(Ce):n(Zr)=3:1时,CeO_2-ZrO_2固溶体比CeO_2和其它比例的固溶体具有更高的催化活性和对氢气的选择性.ZrO_2的引入不但改进了CeO_2的热稳定性,而且提高了CeO_2的还原能力.     

尿素低温燃烧法合成Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)电解质粉末及烧结性能

采用以尿素为燃料的低温燃烧法一步合成了电解质粉末Ce0.8Gd0.2O1.9(GDC),通过XRD、TGDSC、BET、FESEM等手段对合成粉体进行了物相测定、热分析、比表面积测定和形貌观察,并考察了粉体的烧结性能。结果表明,尿素-硝酸盐干凝胶自蔓延燃烧点火温度约为279.0℃。通过工艺参数的有效设计,经过低温燃烧过程即可直接得到立方萤石结构的纯相GDC粉体,该粉体为粒径在20~60nm的类球形颗粒,粒子间虽有微弱的软团聚,却具有较高的烧结活性,在1 300℃仅需烧结2h即可达到95.2%的相对密度。该温度比固相法制备该粉体的烧结温度至少降低300℃。     

模板剂合成锰八面体分子筛及其催化燃烧二甲醚的性能研究

以离子液体[bmin]NO3调控的溶胶凝胶法合成了氧化锰八面体分子筛(OMS-2),并采用TG-DSC、XRD、低温N2吸附、TEM、FT-IR、UV-vis、O2-TPD以及H2-TPR等方法对固体材料的结构进行了表征,考察了制备材料的二甲醚催化燃烧反应的催化性能.结果表明,合成的OMS-2材料属于cryptomelane一维隧道结构,由于离子液体同时作为模板导向剂和还原剂,因而使得OMS-2的外形以一维纳米线为主.O2-TPD和H2-TPR实验表明,OMS-2材料具有丰富的氧物种,低温下易还原,因而在二甲醚催化燃烧中表现出了良好的催化性能.二甲醚催化燃烧的起燃温度T10%为180℃,而完全燃烧温度T90%为190℃,反应产物仅有CO2和H2O.     

Ce0.6Zr0.35Pr0.05O2纳米固溶体的制备及性能研究

用共沉淀法制备出Ce0.6Zr0.35Pr0.05O2纳米固溶体,并利用TG-DTA-DTG、XRD、TEM和H2-TPR等方法对样品的物相结构、晶粒大小、还原性及高温热稳定性进行表征.结果表明,Ce0.6Zr0.35Pr0.05O2纳米固溶体为物相结构稳定的立方相固溶体,该粉体的平均粒度为10 nm左右,分散性好,而且与Ce0.6Zr0.4O2相比,在Ce0.6Zr0.35Pr0.05O2中,Pr的存在明显提高了其还原性和高温热稳定性.     

湿法合成LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2及其性能表征

LiNi0.8Co0.2O2是极为看好的下一代锂离子电池正极材料,以湿法合成可得到成分均匀、颗粒尺寸一致的材料,有效提高电池性能,所以采用共沉法与微粒溶胶凝胶法(PSG)合成锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2。共沉法先形成-β(Ni,Co)(OH2),然后与计量比的锂混匀,煅烧获得材料。PSG法在制得凝胶的同时发生酯化反应,将当中的镍与钴还原为金属,锂则以碳酸锂形态存在;随后煅烧得到LiNi0.8Co0.2O2。两种方法所得材料进行红外光谱、X射线衍射及XRD精修结构分析、电化学阻抗谱、循环性能等检测。其中X射线衍射鉴定出这两种方法合成物相结晶都良好,XRD精修结构分析、电化学阻抗谱、循环性能测试都表明PSG结构比较优良。     

Hf_(0.2)Zr_(0.8)O_2铁电薄膜的制备与电性能研究

采用脉冲激光沉积法(pulsed laser deposition,PLD),通过改变气氛氧压、衬底温度等工艺参数,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Hf0.2Zr0.8O2(HZO)薄膜。利用X射线衍射(XRD)表征了薄膜的结构特征;并采用Radiant RT66A进行铁电性能参数的测量,以此研究了工艺参数对薄膜结构和铁电性能的影响规律。分析结果表明,HZO铁电极化的原因主要是来自于HfO2-ZrO2(111)正交相和ZrO2(002)四方相的影响。通过上述实验结果得到,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备Hf0.2Zr0.8O2薄膜的优化条件为氧分压18 Pa、衬底温度500℃。在优化条件下制备的Hf0.2Zr0.8O2薄膜,剩余极化(2Pr)达到4μC/cm2。     

Cu_(1.1)Mn_(1.9)O_4材料的组织及导电性和热稳定性的研究

通过固相和溶胶-凝胶法分别制备了尖晶石结构的Cu1.1Mn1.9O4粉末。Cu1.1Mn1.9O4材料750℃的电导率为30S/cm,室温~800℃加热和冷却有少量第二相溶入和析出,与SOFC阴极材料La0.8Sr0.2MnO3(LSM)在750℃/500h共烧时表现出很好的化学稳定性。     

NiO／Ce0.8Sm0.2O1.9阳极材料制备及单电池性能

本文采用柠檬酸燃烧法制备了柠檬酸与金属离子摩尔比（MRCM）为1．5的NiO／Ce0.8Sm0.2O1.9（NiO／SDC）粉体,对其相组成和形貌等进行了表征。以NiO／SDC为阳极原料,共压法制备了SOFC单电池,对其电化学性能性能进行测试。结果表明,用柠檬酸燃烧法成功制备出NiO／Ce0.8Sm0.2O1.9（NiO／SDC）粉体,NiO／SDC粉体中NiO与SDC晶体的粒度分别为10．39nm和7．01nm,粉体的分散性好,比表面积大。所制备的单电池在800℃测试温度下开路电压为0．721V,最大输出功率密度可达224．2mW／cm2。本试验的初步实验结果表明,以柠檬酸燃烧法制备的NiO／Ce0.8Sm0.2O1.9（NiO／SDC）粉体为原料制备的阳极材料所构建的SOFC单电池表现出较好的电池性能,为阳极材料的研究开拓了新的发展方向。．     

高分子凝胶改进铈锆固溶体的制备及表征

以不同摩尔比的Ce(NO3)4·6H2O和Zr(NO3)4·5H2O为固溶体原料,在其中添加适量的丙烯酰胺(C3H5NO)、N’N亚甲基双丙烯酰胺(C7H10N2O2)和过硫酸铵((NH4)2S2O8)作为高分子凝胶剂,制备出高分子凝胶改进铈锆固溶体,研究了Ce/Zr比对铈锆固溶体性能的影响。结果表明,高分子用单体与网络剂的三维聚合网络,分散固溶体的粉体颗粒,煅烧高分子后形成多孔结构;上述两因素的协同作用促进了多孔纳米铈锆固溶体的形成。当C3H5NO与C7H10N2O2的质量比为5∶1、混合溶质的溶度为0.04 mol/L并经合适的热处理可以得到粒径为10-20 nm的铈锆固溶体。X射线衍射结果表明,Ce/Zr摩尔比为3∶7~5∶5时固溶体为四方相结构;Ce/Zr摩尔比升至6∶4~7∶3时固溶体为立方相结构;晶格常数随着Zr+的增多而减小。N2吸附-脱附实验结果表明,Ce/Zr摩尔比为6:4时固溶体具有优异的比表面积和孔结构数据:比表面积为120.5 m2·g-1;孔径达到8.12 nm;孔容高达0.22 cm3/g。扫描电镜观察结果显示,铈锆固溶体具有蜂窝状的多孔性结构。