用甘氨酸法合成Sm0.1Ca0.9MnO3粉体及热电性能表征

以Sm2O3、CaCO3、乙酸锰和硝酸为原料,采用改进的甘氨酸-硝酸盐法制备Sm0.1Ca0.9MnO3粉末,经过压制和烧结制备热电材料。用X射线衍射、扫描电镜和激光粒度仪等对粉末进行表征,并研究该热电材料的性能。结果表明,Sm0.1Ca0.9MnO3粉末为单一的钙钛矿相结构,粉末体为细小晶粒的团聚体,呈链状结构,粒度范围1.436~12.118μm。Sm0.1Ca0.9MnO3粉体的压形规律符合黄培云压制方程,压制模量M为1.124 7 MPa,非线性指数m为4.544 5;随着Sm3+的掺杂,Sm0.1Ca0.9MnO3材料的电阻率减小;随温度升高,发生半导体向金属的转变现象,在473 K时Sm0.1Ca0.9MnO3块体的功率因子达到6.0×10-4 W/(m-K2)。因此,Sm0.1Ca0.9MnO3是1种具有潜在应用前景的n型热电材料。     

Sm0.5-x Gdx Sr0.5CoO3-δ阴极材料的制备及其性能表征

采用固相法制备了钙钛矿型氧化物Sm0.5-xCdxSr0.5CoO3-δ(x =0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)粉体.利用XRD分析材料的物相组成,用热膨胀仪测定了材料的热膨胀系数.利用交流阻抗法测试了Sm0.5-xGdxSr0.5CoO3-δ/SDC复合阴极的极化电阻.结果表明,粉体在1200℃热处理6h后形成正交钙钛矿型结构;从室温到800℃范围内,材料的平均热膨胀系数TEC为11.43×10-6℃-1～14.35×10-6℃-1,掺杂Gd3+以后Sm0.5-xGdxSr0.5CoO3-δ样品的热膨胀系数比Sm0.5Sr0.5 CoO3-δ样品的热膨胀系数略有增加.800℃时,复合阴极的极化电阻随x的增大先减小后增大,在x=0.1时,最小为0.05Ω;所有样品的极化电阻随测试温度的升高而降低.     

La0.9Sr0.1MnO3微波合成和晶格热膨胀系数的研究

采用微波法合成固体氧化物燃料电池负极材料La0.9Sr0.1MnO3,并用动态高温粉末X射线衍射技术,对微波合成的产物La0.9Sr0.1MnO3从室温到1200℃之间的晶格热膨胀系数进行了测定。实验结果表明:在测试温度范围内,La0.9Sr0.1MnO3的晶格膨胀系数与温度呈线性关系。微波法合成的La0.9Sr0.1MnO3的晶格热膨胀系数为:△a/a0△T=8.9×10-6/℃、△c/c0△T=11.2×10-6/℃和△V/V0△T=29.3×10-6/℃。在实验温度区间内未发现样品有明显的相变或结构转变现象。     

Ln0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ(Ln=Pr,Nd)氧化学扩散性能的研究

采用固相反应法合成了Ln0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ(Ln=Pr,Nd)钙钛矿氧化物样品,通过XRD和XPS研究样品的物相结构与化学状态,用电导驰豫法研究样品的氧化学扩散系数.实验结果表明,Ln0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ的氧化学扩散系数随温度的升高而上升;样品Pr0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ氧扩散系数在800℃时达到3.97×10-5cm2·s-1,是比较理想的中温固体氧化物燃料电池阴极材料.     

微波合成固体氧化物燃料电池阴极材料La1-xSrxMnO3的研究

采用微波技术合成了固体氧化物燃料电池阴极材料La1-xSrxMnO3样品，分别选择x=0.1,0.2,0.3,0.4和0.5合成了La0.9Sr0.1MnO3,La0.8Sr0.2Mn3,La0.7Sr0.3MnO3,La0.6Sr0.4MnO3和La0.5Sr0.5MnO3，用X射线衍射分析检测了样品的结构与组成，用电子扫描电镜考查了样品的形貌和粒度，电导率测量结果表明，样品的组成和烧结温度影响电导率。在系列样品中，组成为La0.7Sr0.3MnO3电导率最高；烧结温度1200℃和1300℃相比较，1300℃烧结后样品的电导率大幅度提高。     

(La1-xPrx) 2/3Sr1/3CoO3 的成相过程与电导性能研究

采用固相反应法合成了(La1-xPrx) 2/3Sr1/3CoO3 (x=0.2,0.4,0.6,0.8) 双稀土氧化物系列粉体,研究了(La0.6Pr0.4) 2/3Sr1/3CoO3的成相过程和电导性能.结果表明,在实验过程中首先出现了La2O(CO3)和La2SrOx相,而La2SrOx相在270℃～910℃的较大范围内一直存在,再经过两次吸热到910℃时出现了(La0.6Pr0.4) 2/3Sr1/3CoO3 晶相,当温度达到1000℃时,(La0.6Pr0.4) 2/3Sr1/3CoO3 成为主晶相,在1250℃下烧结2h后,样品已成单一钙钛矿结构(La0.6Pr0.4) 2/3Sr1/3CoO3相.(La1-xPrx)2/3Sr1/3CoO3(x=0.2,0.4,0.6,0.8)双稀土氧化物的电导率在700℃附近时出现最大值,其中(La0.8Pr0.2) 2/3Sr1/3CoO3的电导率在中温范围内最大,适合作为中温固体氧化物燃料电池阴极材料.     

尿素燃烧法合成La0.8Sr0.2FeyCo1-yO3-δ及其性能表征

采用尿素燃烧法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La0.8Sr0.2FeyCo1-yO3-δ粉体.分别利用TG-DSC、XRD和SEM对产物的形成过程、晶体结构和显微形貌进行了研究.结果表明,La0.8Sr0.2FeyCo1-yO3-δ粉体的主晶相为钙钛矿结构,个别试样伴有少量杂峰.采用直流四端子法测试了烧结后试样在500℃～800℃范围内的电导率,实验结果表明,y=0时,样品的电导率最大,且随温度升高而单调下降呈金属型导电;其它样品(y=0.20,0.25,0.30,0.35,0.40)的电导率随温度升高而增大,符合小极化子导电机制;在测试温度范围内,材料的电导率均大于400S/cm.     

La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ的柠檬酸盐法制备和性能

采用柠檬酸盐法合成了La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ(LSCCF,x=0.05,0.1,0.15和0.2)粉料.TG-DSC分析表明,凝胶在320℃～558℃分解为相应的氧化物.XRD测试表明产物前躯体在800℃下热处理3h就可制备出具有畸变钙钛矿结构的LSCCF粉料.电导率测试表明,随着烧结温度的升高和Sr2+含量的增加,样品电导率变大,其导电活化能变小.在600℃～800℃范围内,LSCCF样品的电导率为102S/cm～103S/cm,能够满足中温固体氧化物燃料电池阴极材料的要求.LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质在800℃下烧结10h后没有新相生成,表明LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质具有良好的化学相容性.     

La0.7Sr0.3Co1-yFeyO3-δ阴极材料的制备与导电性能研究

采用低温燃烧合成法制备了用作中低温固体氧化物燃料电池的阴极材料La0.7Sr0.3Co1-yFeyO3-δ(y=0.00,0.20,0.25,0.30,0.35,0.40).分别利用TG-DSC、XRD表征了La0.7Sr0.3Co1-yFeyO3-δ形成过程的晶型演化行为和物相组成,结果表明该粉体经900℃热处理后可形成钙钛矿结构,随着Fe含量增加,衍射峰向低角度方向偏移.利用直流四端子法测试了La0.7Sr0.3Co1-yFeyO3-δ的电导率,结果表明样品的电导率随Fe含量的增加而降低.在所测量的温度范围内,y=0样品的电导率随温度升高而减小,符合类金属导电行为;其余样品的电导率随温度的升高而增大,服从半导体导电机理.在测试温度范围内,材料的电导率均大于600 S·cm-1.     

机械热化学法制备的Mo-Cu复合粉末及其性能

钼酸铵热解氧化物与铜粉经过球磨混合后,在H2气氛下进行共还原,制得Mo-30Cu复合粉末,利用X射线衍射、SEM等测试分析手段对复合粉末进行表征,研究粉末的压制行为和烧结性能,并研究烧结温度对Mo-Cu合金的致密度、热导率和电导率的影响。结果表明:采用机械-热化学法可以制备出颗粒均匀的Mo-Cu复合粉末,该粉末具有良好的压制性;随烧结温度的升高,Mo-Cu合金的致密度、热导率和电导率提高,经1 280℃烧结后,合金的致密度可达99%以上,显微组织分布均匀,合金的热导率最高达到196.5(W.m-1.K-1),电导率达50.5 IACS。