纳米Ce_(0.92)M_(0.08)O_(2)(M=Co,Mn,Fe,La)固溶体的制备及其氧化还原性能EI北大核心

采用水热法制备Ce_(0.92)M_(0.08O_(2))(M=Co,Mn,Fe,La)固溶体,系统分析固溶体的微观结构、光谱特征及氧化还原性能。研究结果表明,Co离子掺杂样品中观察到Co_(3)O_(4)杂相,而另外三种离子均完全溶解在CeO_(2)中形成固溶体。样品为纳米尺寸,晶格常数与掺杂离子半径密切相关,样品的能隙明显降低,而且掺杂离子能够明显提高固溶体的氧空位浓度,氧空位浓度由小到大的顺序依次为:CeO_(2)相似文献   

RxCe0.8-xZr0.2O2催化剂的制备及催化碳烟燃烧性能研究

采用溶胶凝胶法制备一系列R_xCe_(0.8-x)Zr_(0.2)O_2(R=Mg,Ca,Sr和Ba,x=0,0.1,0.2和0.3)催化剂,并用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、扫描电镜(SEM)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)和程序升温氧化(TPO)等技术对催化剂进行表征,同时考察该系列催化剂催化碳烟燃烧活性。研究结果表明,Zr~(4+)均能进入CeO2晶格中形成具有立方萤石结构的固溶体。在不同的接触条件下,样品Ba_(0.1)Ce_(0.7)Zr_(0.2)O_2催化碳烟燃烧活性均最高。在一系列样品Ba_(0.1)Ce_(0.7)Zr_(0.2)O_2中,催化剂与碳烟紧密接触条件下其催化碳烟燃烧时更能够反映出催化剂内在活性的大小,而松散接触时则更易受到接触条件的影响。     

介孔Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2的制备及对CO选择性催化氧化研究

采用尿素研磨燃烧法成功制备了介孔Ce0.8Zr0.2O2催化材料,通过XRD、BET和H2-TPR对该材料的结构进行了表征,并且与模板法和溶胶-凝胶法制备的催化材料进行了对比。结果表明,相比于模板法和溶胶-凝胶法,采用尿素研磨燃烧法制备铈锆固溶体Ce0.8Zr0.2O2具有制备过程简单,制备时间短等优点。此外,CO选择性催化性能评价显示该方法制备的催化材料与溶胶-凝胶法制备的催化材料催化活性和选择性相当,优于模板法制备的催化材料,其高活性主要归因于较多的表面氧和固溶体氧相。     

CuO/Ce_(1-x)Zr_xO_2催化剂的合成及表征测试

采用共沉淀法制备了一系列CuO/Ce_(1-x)Zr_xO_2催化剂,考察了催化剂中氧化铜的含量、载体中的铈锆比和焙烧温度对催化剂活性的影响。利用XRD对所制催化剂的晶相结构进行了表征;H2-TPR研究了催化剂的氧化还原能力;以NO的转化效率作为评价指标,进行了催化活性评价。测试结果表明450℃焙烧的催化剂活性较好,在同一铈锆固溶体上负载不同比例的CuO,对于x%CuO/Ce_(0.9)Zr_(0.1)O_2负载CuO量为11.5%、温度达到190℃时,NO转化率达到50%;300℃时NO转化率接近100%。不同铈锆比对催化剂活性具有一定的影响,对于11.5%CuO/Ce_(1-x)Zr_xO_2系列催化剂,当x=0.1时活性较好,完全转化温度比纯铈基载体降低了50℃。     

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.     

复合氧化物负载型钙钛矿催化燃烧甲苯的载体效应

以CeO_2-TiO_2复合氧化物为载体,La_(0.8)Ce_(0.2)MnO_3为活性组分制备了负载型钙钛矿催化剂。并以TiO_2、CeO_2负载钙钛矿作为对比,考察了催化剂的活性。La_(0.8)Ce_(0.2)MnO_3/CeO_2-TiO_2的催化活性最高,起燃温度和完全转化温度分别为140和255℃,通过采用XRD、BET、SEM、NH_3-TPD、H_2-TPR等手段,探讨了载体的结构性质与催化剂活性的关系。结果表明,催化剂的孔结构、表面酸性和还原性是影响催化剂活性的主要因素。Ce、Ti复合之后,CeO_2-TiO_2主要以CeTi固溶体的形式存在,比表面积和孔容较大,催化剂表面酸性明显增强,从而使得钙钛矿在CeO_2-TiO_2的表面均匀分散,有效地改善了La_(0.8)Ce_(0.2)MnO_3/CeO_2-TiO_2催化剂的氧化还原能力,使催化剂活性增强。     

Mg掺杂对Gd_2Ce_2O_7热导率的影响

以Gd_2O_3、MgO和Ce(NO_3).6H_2O为原料,采用溶胶凝胶法制备了(Gd_(1-x)Mg_x)_2Ce_2O_(7-x/2)固溶体。用X射线衍射法分析了固溶体的相组成,用扫描电镜观察了其致密块体样品的显微组织,用激光脉冲法测试了固溶体的热扩散系数。结果表明,成功制备了纯净的具有萤石结构的(Gd_(1-x)Mg_x)_2Ce_2O_(7-x/2)固溶体,其致密块体结构致密,晶界清晰,较多的氧空位使(Gd_(0.95)Mg_(0.05))_2Ce_2O_(6.95)具有最低的热导率,(Gd_(1-x)Mg_x)_2Ce_2O_(7-x/2)固溶体有潜力用作热障涂层表面陶瓷层材料。     

Ce_(1-x)Pr_xO_2陶瓷颜料的结构及呈色机理

采用低温燃烧-水热合成法制备出具有不同x值的Ce_(1-x)Pr_xO_2陶瓷颜料,研究了Pr掺杂量对Ce_(1-x)Pr_xO_2晶体结构的影响,并对Ce_(1-x)Pr_xO_2陶瓷颜料呈色机理进行了分析。结果表明:Pr离子进入CeO_2晶格形成Ce_(1-x)Pr_xO_2固溶体,Ce_(1-x)Pr_xO_2的晶格常数随着Pr掺杂量的增加而增大;Ce_(1-x)Pr_xO_2晶体中的氧空位破坏了CeO_2晶体中质点排列的有序性,引起晶体内周期性势场的畸变。自由电子陷落在氧离子空位中而形成缺陷,即形成氧离子空位的F-色心,导致其吸收波长<600nm左右的可见光,从而呈现红色色调。     

两步法中煅烧温度对Ni0.5Zn0.5Fe2O4电磁性能的影响

采用两步法(共沉淀法联合溶胶-凝胶法)制备Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4纳米吸波材料,探究了溶胶-凝胶法中前驱体的煅烧温度对样品微波吸收性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及矢量网络分析(VNA)等方法对样品的微观结构和电磁性能进行表征。XRD分析结果表明:当煅烧温度大于650℃时,能够得到纯Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4纳米粉体;AFM结果表明:随着煅烧温度的提高,样品颗粒粒径趋于细小化和均匀化;VNA结果表明:在2～12.4GHz范围内,煅烧温度为650℃时,制备的Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4表现出最佳的电磁特性,具有优异的微波吸收性能。样品的有效吸波频宽为4.9GHz,最大吸波强度达到-24.94dB。     

不同制备方法对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性能的影响

分别采用共沉淀法、胶溶法和胶溶?共沉淀法制备了Ce0.5Zr0.5O2(12wt%)-Al2O3(CZA)储氧材料,并通过XRD、低温N2吸附?脱附、氧脉冲吸附(OSC)、程序升温还原(H2-TPR)和O2-程序升温脱附(O2-TPD)等手段进行了表征.材料经过1000℃焙烧后,XRD结果表明,三种方法制备的样品均存在CeO2-ZrO2立方萤石和γ-Al2O3两种晶型.N2吸附?脱附结果表明,胶溶?共沉淀法制备的样品,具有最大的比表面积和孔容,分别为146.2m2/g和0.5mL/g,且有最佳的孔径分布;氧脉冲吸附(OSC)和H2-TPR结果表明胶溶?共沉淀法制备的材料,具有最佳的储氧性能和还原能力;同时实验还比较了经1100℃焙烧对几种方法制备样品性能的影响.     

Dy掺杂对Sm_2Ce_2O_7热物理性能的影响

以Dy_2O_3、Sm_2O_3和CeO_2为原材料,采用固相反应法制备了(Sm_(1-x)Dy_x)_2Ce_2O_7固溶体。采用XRD技术分析了其相结构,用扫描电子显微镜观察了其显微组织,用激光脉冲法和推杆膨胀法测试了其热扩散系数和热膨胀系数。结果表明,成功制备了具有单一萤石结构的(Sm_(1-x)Dy_x)_2Ce_2O_7固溶体,该系列固溶体显微组织致密,晶界清晰。其热导率和热膨胀系数均随着Dy~(3+)掺杂量的增加而降低,但均满足热障涂层的要求。该系列固溶体有潜力用作新型热障涂层表面陶瓷层材料。     

Sn0.5Ti0.5O2固溶体薄膜的制备及其气敏特性研究

采用溶胶凝胶法制备了Sn0.5Ti0.5O2固溶体.用X射线衍射(XRD)和红外(IR)技术对材料的结构和热稳定性进行了分析表征.固溶体的热稳定性与起始反应温度有关,40℃水浴制备的凝胶经过1000℃烧结就发生了相分解,出现了富Sn、富Ti相,而80℃水浴制备的凝胶经过1200℃烧结也不发生相分解,仍以Sn0.5Ti0.5O2相存在.将胶体制成了薄膜元件并测试了元件的气敏性能,发现此元件对H2S气体有一定的灵敏度.     

CexPr1-xO2-δ复合氧化物的制备、表征及CO和CH4氧化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了CexPr1-xO2-δ复合氧化物,用XRD和Raman光谱对复合氧化物的体相和表面结构进行了表征.结果表明,当x≥0.5时Pr离子完全进入CeO2晶格中形成单一立方相固溶体.CexPr1-xO2-δ(x＞0.3)复合氧化物在465和1150cm-1附近出现具有CaF2结构的Raman特征峰,和由氧空穴引起的不对称振动产生的570和195cm-1Raman谱峰.固溶体的形成使还原温度降低,提高了复合氧化物的还原性能.CO氧化活性表明氧空穴的存在对CO氧化活性有一定的对应关系;而CH4氧化活性则与还原温度和强度有关.     

介孔Ce_xZr_(1-x)O_2固溶体的制备及表征

以硝酸铈、硝酸锆为无机源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂.采用水热法制备了介孔Ce_xZr_(1-x)O_2固溶体,考察了n(CTAB)/(n(Ce)+n(Zr))及铈锆物质的量比对其结构的影响.通过X射线衍射(XRD)、N_2吸附脱附、高分辨透射电镜(HRTEM)、FT-IR分析手段对其结构进行了表征.结果表明,n(CTAB)/(n(Ce)+n(Zr))对样品结构有很大影响,在优化条件下.合成的Ce_xZr_(1-x)O2固溶体具有与CeO_2相似的立方萤石结构;采用两步焙烧法去除模板剂后,HRTEM显示样品是由纳米粒子堆积而成,并具有孔道结构;介孔Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2的比表面积为175m~2/g,平均孔径和孔体积分别是5.9nm和0.257cm3/g;Ce~(0.75)Zr_(0.25)O_2的比表面积为110m~2/g,平均孔径和孔体积分别为9.4nm和0.261cm~3/g.     

Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)-Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)中低温固体氧化物燃料电池复相阴极的研究

采用溶胶-凝胶法制备Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3–δ)(BSCF)粉体后,使用Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2–δ)(GDC)溶胶包裹BSCF粉的方法制备疏松多孔的BSCF-x GDC(x=30wt%,40wt%,50wt%)复相阴极。通过X射线衍射仪、场发射扫描电镜和透射电镜对复相阴极的物相组成、单电池断面形貌及GDC对BSCF颗粒的包裹形貌进行表征。利用阻抗谱测试研究了复相阴极材料的电化学性能,讨论了掺入GDC量对阴极性能的影响。结果表明:通过GDC溶胶包裹BSCF粉体的制备方法改善了阴极的电化学性能,在同一温度下,BSCF-40GDC阴极的极化电阻最小,在650℃时阴极极化阻抗约为0.397?·cm~2;以BSCF-40GDC为阴极制备的单电池,以H_2+3%H_2O为燃料气、空气为氧化气体,650℃下电池的最大功率密度为0.514 W/cm~2,欧姆电阻为0.257?·cm~2,两极极化电阻为0.0588?·cm2。     

(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)/ZrO_2:8%(摩尔分数)Y_2O_3)_n超晶格电解质薄膜的制备与特性

采用脉冲激光沉积技术(PLD),在SrTiO_3(STO)单晶片上依次沉积钇稳定氧化锆(ZrO_2∶8%(摩尔分数)Y_2O_3,YSZ)和氧化钆掺杂的氧化铈(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ),GDC)制备出5种不同调制周期数n(n=4,6,10,20,30)的(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)/ZrO_2:8%(摩尔分数)Y_2O_3)_n超晶格电解质薄膜。利用X射线衍射(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)和扫描电子显微镜(SEM),研究(GDC/YSZ)n超晶格电解质薄膜的形貌和晶体结构,发现薄膜表面颗粒生长致密、均匀,薄膜的界面处无元素扩散,外延生长状况良好,薄膜的结构优异。电化学测量研究表明,随着(GDC/YSZ)n超晶格电解质界面数的增加,其离子电导率相应增加,(GDC/YSZ)n=30超晶格电解质的离子电导率最大。     

CeO_2的微观结构对颗粒物催化氧化的影响

用沉淀法制备出三组CeO_2,使用X-射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附脱附、扫描电镜(SEM)、氢气程序升温还原(H2-TPR)等手段表征其微观结构及氧物种,并根据热重分析(TGA)评价其活性。结果表明:三组CeO_2的亚晶尺寸分别为8 nm、11 nm和20 nm,对应的比表面积分别为89 m2/g、68 m2/g和63 m2/g,表面孔容孔径的变化趋势与比表面积一致。相比柴油机纯颗粒物,添加具有不同微观结构的CeO_2能促进颗粒物中过渡态碳烟前驱体的氧化燃烧,干碳烟的失重起始温度依次降低了152℃、137℃和121℃,失重峰值温度降低了187℃、110℃和103℃,并且最大失重率增大。CeO_2的微观结构对其氧空位的形成有较大影响,CeO_2晶体的亚晶尺寸越小、比表面积越大在颗粒物氧化中表现出更高的活性.     

Ce-Fe-Zr-O（x）/Al2O3氧载体的制备及其选择性氧化甲烷制合成气

采用共沉淀法制备了Ce-Fe-Zr-O(x)/Al2O3氧载体。在固定床反应器中进行了氧载体的选择性氧化甲烷制合成气活性评价,通过XRD、BET、H2-TPR等手段对氧载体进行了表征。结果表明,Al2O3负载型氧载体与纯活性组分相比有着更高的比表面积,载体的存在改善了活性组分的分散性,提高了氧载体的整体热稳定性和抗烧结能力;氧载体存在吸附氧、表面晶格氧和体相晶格氧3种氧物种,其中体相晶格氧高温下能够持续释放,并能将甲烷选择性氧化成合成气;程序升温和等温活性评价实验表明,x=20%的氧载体具有较高的CH4转化率和CO、H2选择性以及合适的n(H2)/n(CO)。     

掺杂不同量Nd2O3对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性能的影响

采用共沉淀法制备了一系列Nd2O3含量为0～13wt%的CeO2-ZrO2-A12O3(CZA)复合氧化物,并通过X射线衍射(XRD)、低温N2吸附–脱附、氧脉冲吸附(OSC)、H2–程序升温还原(H2-TPR)及扫描电子显微镜(SEM)等方法对所制备的材料进行了表征.研究结果表明,Nd2O3在CZA固溶体中的溶解限约为10wt%,过量Nd的添加会出现分相形成Nd0.5Ce0.5O1.75氧化物.掺杂适量Nd能有效抑制氧化物晶粒的长大,提高材料的热稳定性和氧化还原性能.Nd2O3的掺杂量为10wt%时,样品的织构稳定性最好,1000℃老化5 h后,比表面积和孔容分别达97.14 m2/g和0.44 mL/g.Nd2O3的掺杂量为7wt%时,样品有高的储氧量,经600℃和1000℃焙烧后储氧量分别为938.01μmol/g和821.72μmol/g;体相氧的移动能力最强,还原性能最佳,老化后还原峰温由465℃升高到483℃.SEM结果表明,所制备的材料均为球形颗粒,Nd2O3的添加可以有效阻止高温焙烧过程中粒子的团聚.     

共沉淀过程中镍锌添加比例对两步法制备的Ni0.5Zn0.5Fe2O4吸波性能的影响

采用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备了纳米Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4粉体。通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、矢量网络分析(VNA)等方法对4种不同添加比例的样品进行微观结构和电磁性能表征。结果表明:通过650℃煅烧,在4种添加比例下都得到了纯Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4。制备的Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4为球形,随着共沉淀过程中添加比例的增加,粒径先减小后增大,添加比例为60%时粒径最小,平均粒径约为44nm。在2～12.4GHz时,材料厚度越大,Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4有效吸波频带越接近低频波段,且最大吸波强度达到-24.94dB。当添加比例为60%时,Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4有效吸波频段为5.0～9.9GHz,有效吸波频带最宽,微波吸收性能最佳。