添加烧结助剂Li2O对Ce0.8Gd0.2O1.9性能影响的研究

研究了烧结助剂Li2O对Ce0.8Gd0.2O1.9性能的影响.体密度与SEM测试结果表明,添加约3%(摩尔分数)Li后,1450℃烧结试样的相对密度达到了98%,与传统固相反应1600℃烧结的Ce0.8Gd0.2O1.9相当,说明试样的致密烧结温度降低了约150℃,,烧结致密同时Ce0.8Gd0.2O1.9的平均晶粒尺寸仅为5μm,较纯Ce0.8Gd0.2O1.9(10}tm)明显细化且有良好的机械强度.通过XRD图谱分析可知,在1450℃添加烧结助剂烧结使Ce0.8Gd0.2O1.9致密化的同时并无新相出现,Ce0.8Gd0.2O1.9仍为萤石结构的单相.交流阻抗谱结果表明,添加3%(摩尔分数)Li的Ce0.8Gd0.2O1.9与1600℃烧结的纯Ce0.8Gd0.2O1.9相比电导率增大同时活化能降低.Li2O是一种效果良好的烧结助剂.     

低温燃烧合成制备Ce0.8Y0.2O1.9电解质

以柠檬酸为还原剂,以硝酸盐为氧化剂,使用溶胶-凝胶低温燃烧工艺制备Ce0.8Y0.2O1.9纳米粉体,研究了溶液的凝胶化和硝酸盐与柠檬酸的摩尔比对粉体的微观结构及烧结性能的影响.结果表明:柠檬酸(CA)与金属离子(Mn )的摩尔比(nCA/nn M)和溶液的pH值决定了金属离子的络合,柠檬酸与金属离子的络合物通过氢键凝胶化.当燃烧反应中硝酸盐与柠檬酸的比值为1.5时,粉体具有很好的成型和烧结性能.将素坯在1350 ℃保温4 h,得到的烧结体晶粒尺寸为0.46 μm,相对密度95%以上,700 ℃时的离子电导率为0.034 S·cm-1.     

TiO2掺杂Ce0.8Sm0.2O1.9材料的制备与表征

通过凝胶浇注法制备了TiO2掺杂量为0-15％（摩尔分数）的T1O2-Ce0.8Sm0.2O1.9（TixCe0.8xSm0.2O2-y，TSDC）粉体。采用X射线衍射、透射电镜对所得粉体的相组成和颗粒形貌进行了测试分析，考察了粉体的烧结性能。此外，还测定了不同组成TSDC烧结体在空气和氢气气氛中的电导率。研究结果表明：凝胶浇注所得干凝胶在较低温度（500℃）下煅烧后，TiO2和Sm2O3即能完全固溶进CeO2晶格中，形成具有单一立方相结构和纳米粒度的TSDC粉体，且粉体粒径随TiO2掺杂量的增加而增大。上述粉体具有较高的烧结活性，其成形压坯在1400℃烧结后，相对密度可达95％以上。此外，测试气氛对TSDC材料的电导率有明显的影响，在空气中，随着TiO2掺入量的增大，TSDC材料的电导率减小，而在H2气氛中，电导率则明显增大，TiO2的掺入，降低了电导活化能。     

La0.7Sr0.3MnO3-Sm0.2Ce0.8O1.9阴极对氧化锆薄膜燃料电池性能的影响

采用固相混合法和浸渍法分别在阳极支撑的氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）薄膜上制备了La0.7Sr0.3MnO3（LSM）-Sm0.2Ce0.8O1．9（SDC）复合阴极。结果表明，使用浸渍阴极的单电池获得更好的输出性能；但浸渍阴极的孔隙率较低，在高温区容易出现浓差极化现象。通过降低浸渍阴极的厚度，可以有效地提高电极的气体扩散速率,通过调整浸渍电极的厚度，可以在不同温度下获得理想的电池性能。采用4μm厚浸渍阴极的单电池，800℃的最高功率密度为1100mW／cm^2；采用28μm厚浸渍阴极的单电池，600℃的最高功率密度为295mW／cm^2。     

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.     

掺杂Co3O4对Ce0.8Gd0.2O2-δ固体电解质性能的影响

采用低温燃烧法制备了Ce0.8Gd0.2O2-δ（CGO）及掺杂2.0mol%CoO1.333的CGO（2Co-CGO）,研究了掺杂Co3O4对CGO密度和电导率的影响.实验发现,由于烧结过程中粘性流动烧结的发生,掺杂Co3O4后可在一定的温度范围内使样品致密度提高;经SEM分析,1100℃烧结5h的2Co～CGO晶粒生长完整;与CGO相比较,2Co～CGO在700℃所测电导率略有降低.     

表面包覆法合成的LiN0.8Co0.2O2材料的结构表征

LiNi0.8Co0.2O2是锂离子电池界公认的最有希望取代商业化正极材料LiCoO2的新型正极材料之一.本文所研究的复合正极材料LiNi0.8Co0.2O2是由细小的晶粒构成的球形颗粒,单一相,属于R3m空间群.对复合材料LiNi0.8Co0.2O2的Co-K和Ni-K的XANES分析可知,在600～850℃范围温度对于钴元素的影响不明显,而对于镍元素的影响比较显著,随着Ni-K边位置向高能量移动LiNi0.8Co0.2O2正极材料的放电容量升高.复合材料LiNi0.8Co0.2O2和LiNiO2的Ni-K边XANES相似,表明少量钴的引入对晶体结构的改变不是太多,但是峰的强度较高和峰的位置向高能量移动,表明钴Co对Ni的局域结构进行了调制.     

MgF2助剂对MgAl1.9Ga0.1O4透明陶瓷的制备与光学性能的影响

MgAl_1.9Ga_0.1O₄透明陶瓷具有优异的光学性能,其制备依赖于高质量坯体的凝胶注模成型和长时间的无压预烧。本研究选择MgF2为烧结助剂,并通过瞬时液相调节无压预烧的致密化过程。采用干压成型、无压预烧和热等静压烧结制备了不同尺寸的MgAl_1.9Ga_0.1O₄透明陶瓷样品,并系统分析了MgF2对材料显微结构、光学和机械性能的影响。研究表明：MgF2在～1230℃熔化形成的液相促使陶瓷的致密度与晶粒尺寸增大,后续烧结过程中残留的MgF2氧化为MgO并固溶进入MgAl_1.9Ga_0.1O₄晶格。添加质量分数0.2%MgF2的2.04mm厚透明陶瓷样品在紫外和可见光区域具有76.5%～83.4%的直线透过率和较高的光学质量。此外,该陶瓷的特征抗弯强度为167.1MPa,与细晶MgAl2O4透明陶瓷相近,但是前者的Weibull模数(8.81±0.29)更高。本研究为制备光学性能良好的大尺寸MgAl...     

烧结助剂Co2O3对Ce0．8Gd0．2O1.9性能的影响

采用传统固相反应法制备陶瓷试样,借助EIS、XRD及SEM等技术手段研究了烧结助剂Co2O3对Ce.8Gd0.2O1.9(CGO)的体密度、导电性能、相组成及微观结构的影响.结果表明,当CGO中添加2.5%(质量分数)Co2O3时,可使CGO试样的烧结温度降低200℃.添加0.75%(质量分数)Co2O3时,试样的晶粒电导率明显增大,晶界电导率下降,添加量为1.0%～2.5%(质量分数)时,晶粒电导率趋于不变,晶界电导率稍微有所增加.XRD图谱表明,试样在1100～1200℃烧结时表现为CGO纯相,在1300～1400℃的较高温度烧结时,为CGO相及少量的Ce24Co11相.     

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。     

团聚对中温固体氧化物燃料电池电解质Sm0.15Gd0.05Ce0.8O1.9致密化的影响

采用乙二胺四乙酸（EDTA）-硝酸盐、溶胶-凝胶低温自蔓延燃烧法合成了Sm0.15Gd0.05Ce0．8O1.9（SGDC）纳米粉体，研究了以不同分散方式和分散时间制备的SGDC在各种烧结温度下的致密化行为．为更好地考察团聚对SGDC致密化的影响，本实验引入团聚体系数（Coagulation factor）来具体表征和量化纳米SGDC的团聚程度．结果表明：团聚在烧结过程中，严重阻碍和抑制了SGDC的致密化；在同一烧结温度下，团聚体系数较低的固溶体具有更高的烧结致密度．通过高剪切乳化分散后，SGDC的团聚体系数为1．04时，烧结致密化温度可降低至1300℃．这个温度比以前文献中所报道的1400-1600℃的烧结温度要低得多．通过对团聚的控制，显著改善了SGDC电解质的烧结性能．     

SDC中间层的阳极支撑型LSGM电解质膜SOFC的制备及性能研究

采用离心沉降法及高温共烧结工艺在多孔NiO-Sm_0.2Ce_0.8O_1.9(SDC)阳极上成功地制备了SDC/LSGM (La_0.9Sr_0.1Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ)/SDC电解质薄膜. 经共烧结制备了11μmSDC/15μmLSGM/13μmSDC三层复合电解质薄膜. 电池在800℃最大输出功率密度为0.92W/cm², 但电池的开路电压0.89V低于理论电动势. 电池微结构和元素分析表明, 高温共烧结时Ni扩散到LSGM电解质薄膜中引起电子电导, 导致电池开路电压偏低. 阻抗谱测试表明, 引入SDC电解质作为隔离层后, 欧姆极化过程和电极极化过程共同影响电池的性能     

Effects of gallia additions on sintering behavior of gadolinia-doped ceria

The effects of gallia additions on the sintering behavior of gadolinia-doped ceria were systematically investigated from the following aspects: the variation in sintered density, the variation in grain size, and the existing forms of Ga₂O₃ in CeO₂.Sintered density increased with increasing Ga₂O₃ content up to 5 mol.% and then it decreased with further addition of Ga₂O₃. Grain size also increased with increasing Ga₂O₃ content up to 5 mol.% and then decreased with further addition of Ga₂O₃. Decrease in grain size was caused by a pinning effect of Ga₂O₃ precipitation at grain boundaries. Lattice constant decreased with increasing Ga₂O₃ content up to 5 mol.%. This decrease will be due to the substitution of smaller Ga³⁺ ions for Ce⁴⁺ ions in the CeO₂ structure. According to the results obtained from scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analyses, the solubility limit of Ga₂O₃ in Ce_0.8Gd_0.2O_1.9 ceramics can be estimated to be nearly 5 mol.%. The addition of Ga₂O₃ up to the solubility limit was found to promote the sintering properties of Gd₂O₃-doped CeO₂.     

Effect of CuO Addition on the Sintering Behavior and Electrical Conductivity of 3Y-TZP

Yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystals （3Y-TZP） doped with CuO was prepared, to get two compositions, 0.3 and 1 mole fraction CuO, respectively. The dilatometric study of the samples showed sintering to be improved for the samples doped with 0.3 mole fraction CuO, and to be deteriorated for the samples doped with 1 mole fraction CuO. The 1 mole fraction CuO doped 3Y-TZP showed higher tetragonal/monoclinic phase transformation which was accompanied by grain growth. The electrical conductivity decreased with the addition of CuO.     

Effect of powder thermal treatment on the microstructure and electrical properties of doped ceria ceramics

Ce_0.8Sm_0.2O_2 − δ electrolytes were prepared by sol-gel methods with different thermal treatment conditions. It was found that the particle size of the powders thermally treated in N₂ could be controlled less than 10 nm, due to the fact that carbons that enwrapped the precursors could inhibit their crystallization. At the same time, the nano-sized precursors could form larger nuclei at the initial stage of sintering, resulting in the formation of electrolyte with higher density and larger grain size. At the same consent of oxygen vacancies, the enhancement of electrical properties for the electrolyte was correlated to its microstructure obtained by the N₂ thermal treatment.     

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。．