多孔La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ的制备及表征

多孔Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３－δ陶瓷具有一定的强度、良好的透气和电传导性能,可用于中温ＳＯＦＣ阴极支撑和氧分离膜活性支撑体。本文用固相反应法制备了多孔Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３－δ陶瓷。考察了烧结条件１成型压力有机添加剂量对孔隙率和孔径的影响,研究发现气体渗透随机孔隙率线性增长,电导率随孔隙率的增大而下降,并满足关系式σ＝σ０（１－Ｐ）＾３．１。     

多孔La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)的制备及表征

多孔Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３－δ陶瓷具有一定的强度、良好的透气和电传导性能,可用于中温 ＳＯＦＣ阴极支撑体和氧分离膜活性支撑体．本文用固相反应法制备了多孔Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３－δ陶瓷．考察了烧结条件、成型压力和有机添加剂量对孔隙率和孔径的影响．研究发现气体渗透率随孔隙率线性增长,电导率随孔隙率的增大而下降,并满足关系式σ＝σ０（１— Ｐ）３．１．     

多孔La1-xSrxMnO3的制备及表征

用固相烧结法研制固体氧化物燃料电池的多孔阴支撑体La1-xSrxMnO3（LSM）。实验研究了LSM径向收缩率、孔隙率、孔径大小等多孔陶瓷的特征量与烧结温度、有机添加剂量等制备条件的关系。用扫描电子显微镜分析了LSM的烧结性能,同时用四端子法研究了多孔LSM的电导率、电导活化能等与LSM孔隙率的关系。     

La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.22O3粉末的合成与性能表征

La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.22O3钙钛矿型氧化物具有良好的电子和离子混合导电性能．可作为中温固体氧化物燃料电池（ITSOFC）的阴极材料。本文中采用EDTA-柠檬酸法合成La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.22O3（LSCF）粉末，借助差热-热重（DTA／TG）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等分析手段．对阴极材料的合成、掺杂机理、与电解质（YSZ）间的高温化学相容性进行了研究和讨论。结果表明：干凝胶的最佳煅烧温度为800℃。所合成的粉末具有单一的钙钛矿结构，平均粒径约为40nm；掺杂后的LSCF仍保持菱方结构；当SOFC的运行温度低于800℃时，LSCF与YSZ具有良好的化学相容性。     

LnBaCo2O5+δ(Ln=Gd,Nd,Sm,Pr)-Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ双相混合导体透氧膜的制备及性能测试

用固相反应法制备了LnBaCo2O5+δ(Ln=Gd,Nd,Sm,Pr)-Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(质量比为1:1)4种双相混合导体膜.通过XRD分析可知,除了PrBaCo2O5+δ和Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)复合时发生明显反应外,其它3种复合膜在复合过程中均显示了良好的化学兼容性.4种双相膜在850℃时透氧率最高的是NdBa-(Co2O5+δ-Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ膜(约为0.28mL/(cm2·min)).     

La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-α的柠檬酸盐法制备和表征

采用柠檬酸盐法制备了La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-α(LSGM)粉体材料.TG和DTA分析表明,凝胶在265～309℃下分解为相应的氧化物.XRD测试表明,凝胶在1300℃以上煅烧时,转变为简单立方钙钛矿结构的纯相产物.1450℃下烧结体的相对密度为88%,其复阻抗特性表明产物中没有明显的晶界过程,且在800℃下的电导率为2.1×10-2Scm-1,活化能为0.98eV.     

K0.1Sr0.9Co0.8Fe0.2O3-δ透氧膜材料的合成及透氧性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了一种新型钾离子掺杂钙钛矿透氧膜材料K_(0.1)Sr_(0.9)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(KSCF),并系统考察了该透氧膜材料的透氧量、稳定性和速率控制步骤等.XRD表征显示,钾离子在钙钛矿A位掺杂量低于或等于10%不会改变KSCF立方钙钛矿结构.SEM分析显示,KSCF膜片在1 220℃焙烧可高度致密,并且KSCF长期放置仍然保持了高机械强度,不会出现类似SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(SCF)材料的粉化解体.氧渗透实验结果表明,操作温度的升高、膜片厚度的降低以及吹扫气流速的增加均有利于膜片透氧量的提升,厚度为0.5 mm的KSCF膜片在950℃时的透氧量可达2.65 mL/(cm~2·min).对比实验表明,基于同样测试条件KSCF透氧膜的透氧量比SCF材料的透氧量更高.通过对KSCF膜片的速率控制步骤考察可以发现,当KSCF透氧膜膜片厚度低于0.7 mm时,其透氧过程为表面交换控制,当膜片厚度高于0.7 mm时,其透氧过程则会转化为体相扩散控制.     

(La,Sr)MnO3/YSZ和La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ氧电极SOEC性能的比较研究

构建了氧电极材料分别为(La,Sr)MnO3/YSZ(LSM/YSZ)和La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)的固体氧化物电解池(SOEC).在750℃、电流密度为0.25A/cm2的SOEC模式下,分别对两种类型的SOEC进行了约110h的电解实验.结果表明,LSM/YSZ可能是较好的SOEC氧电极材料.依据电化学表现、XRD和微观结构,阐述了两种类型SOEC氧电极性能表现的可能机理.     

钙钛矿复合氧化物La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3的合成与电学性能

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成出La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3超细粉体,探讨各因素对产物的晶体结构和显微形貌的影响,研究烧成温度对电导率的影响.研究表明,G/Mn+控制在2.0～3.0、热处理温度为750℃是最佳的合成条件,1200℃烧成样品具有最优良的电性能.在室温～900℃温度范围内,样品的电导率在600℃附近出现最大值,低温段的导电行为符合小极化子导电机制.与常规固相法相比,GNP法制备样品具有更好的烧结活性和导电性能.     

溶胶-凝胶法合成La0.9Sr0.1Ga0.8-xAlxMg0.2O3及其性质研究

利用溶胶-凝胶法首次合成了La0.9Sr0.1Ga0.8-xAlxMg0.2O3 (x=0～0.4)系列固体电解质,系统地研究了其晶体结构随Al含量的变化关系.XRD表明1000℃时可形成立方钙钛矿结构,此合成温度明显低于传统固相法所需合成温度(1300～1400℃),且当掺杂量x＞0.1时,即可分辨出杂相.电导率测试表明该体系的电导率与温度的关系是分区间符合Arrhenius定律的,且Al对LSGM中Ga的适量掺杂能有效地促进该体系的离子电导率.     

La_(0．6)Sr_(0．4)Co_(0．8)Fe_(0．2)O_3粉末的合成与性能表征

La_(1-x)Sr_xCo_(1-y)Fe_yO_3钙钛矿型氧化物具有良好的电子和离子混合导电性能,可作为中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)的阴极材料。本文中采用EDTA-柠檬酸法合成La_(0．6)Sr_(0．4)Co_(0．8)Fe_(0．2)O_3(LSCF)粉末,借助差热-热重(DTA-TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析手段,对阴极材料的合成、掺杂机理、与电解质(YSZ)间的高温化学相容性进行了研究和讨论。结果表明：干凝胶的最佳煅烧温度为800℃,所合成的粉末具有单一的钙钛矿结构,平均粒径约为40 nm；掺杂后的LSCF仍保持菱方结构；当SOFC的运行温度低于800℃时,LSCF与YSZ具有良好的化学相容性。     

La0.2Ba0.8(Co0.2Fe0.8)1-xZrxO3-δ透氧膜材料的微结构与氧分离性能研究

采用固相法制备了La0.2Ba0.8(Co0.2Fe0.8)1-xZrxO3-δ(x=0、0.05、0.1、0.15)片状陶瓷膜,用稳态法测试了不同成分制备样品的透氧性能,并利用XRD和SEM手段分析研究了样品的相结构和晶粒形貌及它们对材料性能的影响.研究表明固相法较难合成x=0的纯钙钛矿相,可用改进的Pechini法合成,另B位Zr的替代有利于去除材料中非钙钛矿杂相;x=0.1的样品中有少量BaZrO3析出,并导致晶粒细化(1～2μm),而这种微结构状态稳定且不受高温长时间退火和氧分压梯度的影响.晶粒细化样品的力学性能和氧渗透性能均有较大提高,x=0.1的样品较x=0样品的氧渗透性能提高了一个数量级,在1010℃,样品厚1.2mm时体系的透氧率达到4.6×10-7mol.cm-2.s-1.     

硝酸处理对 EDTA-柠檬酸联合络合法制备La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ 的影响

在EDTA-柠檬酸联合络合法制备LSCF复合氧化物的过程中，利用浓硝酸对LSCF的固态前驱体进行处理，实现前驱体低温自燃烧反应．以H2O2分解作为模型反应考察不同制备条件对催化性能的影响．通过系统研究固态前驱体水溶液的pH值和目态前驱体的FT-IR结果，对其分解过程进行了分析，并解释了自燃发生的原因.通过XRD考察了初级粉体经高温焙烧后产物的晶体结构．研究结果表明：硝酸处理可以抑制LSCF晶粒生长，并且提高LSCF的双氧水催化性能，其中LSCF-40-900的催化性能晶好．     

La1-xSrxCo0.2Fe0.8O3系阴极材料制备及表征

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种先进的能量转换装置,具有高效、无污染、环境友好等优点,阴极材料是它的重要组件.La1-xSrxCo0.2Fe0.8O3钙钛矿结构氧化物是一类性能优异的离子-电子混合导体,可作为其阴极材料.本文采用固相反应法制备出固体氧化物燃料电池的多孔阴极材料La1-xSrxCo0.2Fe0.8O3(LSCF,x=0.1～0.6),通过XRD,TG/DTA等测试技术研究了LSCF的结构与制备过程,采用直流四探针法测试了样品的电导率,同时测定了这类组成样品的热膨胀系数.结果表明,制备的样品为单一钙钛矿相,随着Sr含量增加,XRD衍射峰值向高角度方向稍有偏移.电导率随着温度及Sr含量的变化出现极大值,其导电机理在低温下是以小极化子跃迁机理为主,高温下则是氧空位的电荷补偿占主导地位.