Fe掺杂对La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(1-x)FexO_3催化剂同时净化NO和碳烟活性规律研究

采用柠檬酸-EDTA络合法制备了纳米钙钛矿催化剂La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(1-x)FexO_3,催化剂具有较好的同时去除NO和碳烟(soot)催化活性,其中La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(0.7)Fe_(0.3)O_3展现出最佳的催化活性,其在380.0℃时NO转化率为32.5%,soot最大燃烧速率温度(T_m)为368.5℃。H_2-程序升温还原(H_2-TPR)和NO-程序升温脱附(NO-TPD)结果表明,Fe掺杂能显著提高催化剂低温还原性能、表面氧物种活性及NO吸附性能,这有利于其改善催化活性。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Fe掺杂能增加催化剂表面吸附氧浓度和高价离子(Co~(4+)),这对提高催化氧化能力至关重要。采用颗粒物捕集器(DPF)作为载体涂覆CeO_2涂层用于负载La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(0.7)Fe_(0.3)O_3催化剂进行柴油机台架实验,结果表明该催化剂具有较好的同时去除NO_x和soot催化活性,最大NO转化率为23.0%,T_m为341.0℃,表明Fe掺杂对提高催化活性至关重要。     

Co/Ni掺杂SrTi0.3Fe0.7O3-δ钙钛矿电极材料制备及性能

以Sr Ti_(0.3)Fe_(0.7)O_(3–δ)(STF)为基础,研究了B位Co、Ni掺杂Sr Ti_(0.3)(Fe_(1–x)Co_x)_(0.7)O_(3–δ)(STFC)和Sr Ti_(0.3)(Fe_(1–y)Ni_y)_(0.7)O_(3–δ)(STFN)钙钛矿氧化物的成相过程及其在还原气氛中的结构演变规律,并进一步表征了其用于固体氧化物燃料电池(SOFC)对称电极的电化学性能。结果表明:Co和Fe可以在B位无限互溶,形成Sr Ti_(0.3)Fe_(0.7)O_(3–δ)–Sr Ti_(0.3)Co_(0.7)O_(3–δ)固溶体系;但当Ni替换Fe的比例超过约30%时就会出现明显的Sr_2Fe_2O_5杂相。在还原气氛中,STFC和STFN的结构稳定性随Co或Ni掺杂量的增加而降低,并逐渐由ABO_3结构转变为富AO相的钙钛矿衍生结构,同时伴随着Co基或Ni基金属相的生成。在850℃和加湿氢气燃料下,La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.83)Mg_(0.17)O_(3–δ)电解质支撑SrTi_(0.3)(Fe_(0.9)Ni_(0.1))_(0.7)O_(3–δ)和Sr Ti_(0.3)(Fe_(0.9)Co_(0.1))_(0.7)O_(3–δ)对称电池的最大功率密度分别达到约1.00和0.87 W/cm~2,表现出较好的电化学性能和实用前景。     

钠离子电池正极材料Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.35)Mg_(0.05))O_2的制备及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成钠离子电池正极材料Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.4))O_2,并对其进行Mg元素掺杂合成Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.35)Mg_(0.05))O_2材料,分别对2种材料的表面形貌、结构以及电化学性能进行了研究。结果表明:掺杂合成的样品Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.35)Mg_(0.05))O_2同样具有O3型层状结构,虽然首次放电比容量降低至125.6 m Ah/g,但是其循环性能和倍率性能却明显优于原始样品。在循环50次之后,其放电比容量仍可达114.7 m Ah/g,对应的容量保持率为91.3%。在1 C倍率下,仍能释放出90.1 m Ah/g的可逆容量。此外,交流阻抗结果表明,该材料具有更小的电荷转移阻抗。     

Sr和Mn复合掺杂对Ca_(0.3)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0.7)TiO_3微波介电性能的影响

采用固相法,选择SrCO_3和MnO_2通过A/B位复合掺杂Ca_(0.3)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0.7)TiO_3体系,制备了(Ca_(15/16)Sr_(1/16))_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)Ti_(1-x)Mn_xO_3微波介质陶瓷,研究了Sr~(2+)含量固定为1/16时,不同Mn~(4+)含量对陶瓷微波介电性能的影响。结果表明,复合掺杂使陶瓷致密化温度由1 300℃逐渐降低至1 200℃,随着Mn掺杂量增加,晶胞体积和晶粒尺寸均略有减小,陶瓷致密度逐渐提高。(Ca_(15/16)Sr_(1/16))_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)Ti_(0.94)Mn_(0.06)O_3陶瓷在1200℃烧结5h具有优良的微波介电性能:相对介电常数ε_r=113,品质因数Q_f=4705 GHz,谐振频率温度系数τ_f=36 ppm/℃。     

AlF3包覆对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料电化学性能影响研究

本文通过水热法的方式获得了Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,并且利用1%Al F_3对Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4的表面进行包覆改性。SEM电镜测试表明,经过包覆改性手段处理后的样品与纯样相比其材料的晶体结构未发生改变,对未包覆的Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4和1%Al F_3包覆后的Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4的正极材料通过新威和电化学工作站进行了电化学性能测试,所获结果表明:发现Al F_3在材料表面形成的包覆层对电解液与Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料之间的相互作用起到了抑制作用,因此经过包覆改性的Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的电化学性能明显提高,1%Al F_3包覆后Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4的正极材料的倍率性能以及0.2C低电流密度下首次放电比容量均得到提高。     

Li~+、Co~(3+)和F~-共掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的结构与性能

用均匀设计法优化了Co~(3+)、Li~+、F~-共掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的组成和性能,并用XRD、SEM和恒电流充放电技术研究掺杂对材料结构、形貌和充放电性能的影响。结果表明,共掺杂和未掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4均具有Fd3m尖晶石结构,掺杂离子以固溶体形式存在,Co~(3+)、Li~+和F~-共掺杂能同时提高材料的放电比容量和循环性能,其中Li_(1.02)Co_(0.07)Ni_(0.41)Mn_(1.5)O_(3.955)F_(0.045)的放电容量为145.4 m A·h/g,50个循环后容量保持率为97.1%。     

钙钛矿型La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(1-x)Ru_xO_3催化剂的NO_x储存还原性能

通过溶胶-凝胶法制备了贵金属Ru掺杂的系列钙钛矿型La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(1-x)Ru_xO_3催化剂,进行了XRD和H_2-TPR的表征,并进行了NO_x储存和NO_x储存还原的测试。通过表征发现,催化剂在掺杂了Ru之后,钙钛矿型结构保持得更加完整,单一氧化物的偏析受到了抑制。在325℃下,催化剂具有比较宽的NO_x吸附阱,在储存还原测试中NO_x吸附能力比较强。碳酸锶物种是NO_x的主要吸附位,在Ru的掺杂下,其含量下降,以碳/氮比值为标志的对NO_x吸附的贡献量减小。     

不同Ti~(4+)含量掺杂Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的制备和电化学性能

采用钛酸四丁酯[Ti(OC_4H_9)_4]水解和900℃高温烧结工艺制得不同Ti~(4+)含量掺杂下的Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]_(1-x)Ti_xO_2正极材料。采用XRD、SEM等表征方法对Ti~(4+)掺杂前后的Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2颗粒的微观结构、表面形貌进行分析研究,发现掺杂前后材料的结构并未明显变化。电化学测试结果表明,虽然Ti~(4+)表现为非电化学活性,使得掺杂有Ti~(4+)的正极材料其首次充放电比容量有所降低,但是在高倍率性能及循环性能测试中,Ti~(4+)掺杂改性效果表现明显。其中当Ti~(4+)掺杂量为x=0.02时,其倍率性能及循环性能最佳。在5C高倍率下放电,Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]_(0.98)Ti_(0.02)O_2样品的放电比容量要比未掺杂样品高出约20 m A·h/g。而且经过100次循环后,Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]_(0.98)Ti_(0.02)O_2样品的放电比容量仍有187.9 m A·h/g,容量保持率高达96.8%。而未掺杂样品的100次循环后容量保持率仅有91.2%。     

整体构件型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂的制备和催化燃烧特性

为了解不同整体构件钙钛矿催化剂的VOCs催化燃烧特性,以不锈钢316L丝网和堇青石蜂窝陶瓷为基材,通过电泳沉积和浸涂技术在基材表面均匀涂覆γ-Al_2O_3粘合层,再在涂层表面负载钙钛矿型2.0%(wt)的La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3活性组分.SEM表征发现100 nm左右的La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3颗粒可以均匀、牢固地分散在不锈钢丝网和蜂窝陶瓷表面,经过550℃焙烧后无龟裂现象.超声振荡30 min后,活性组分损失率均小于5.0%(wt).甲苯催化燃烧测试表明,金属丝网型、蜂窝陶瓷型和颗粒型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂表现出相似的催化性能,但金属丝网具有更好的传质效果和热响应速率,更适合处理高空速、温度和浓度波动较大的有机废气.     

Sm1-xSrxFe0.7Cr0.3O3-δ 陶瓷的导电性能与热膨胀性能

本文探讨了采用离子半径较小的Sm~(3+)代替La_(0.3)Sr_(0.7)Fe_(1-x)Cr_xO_(3-δ)中的La~(3+)以降低这类阴极材料热膨胀系数的可行性。采用甘氨酸-硝酸盐法合成了Sm_(1-x)Sr_xFe_(0.7)Cr_(0.3)O_(3-δ)(x=0.5~0.7)粉体,在1350°C下烧结得到陶瓷样品。测试结果表明,陶瓷样品的相对密度均达到95%以上;在700°C下,陶瓷样品的电导率为~44 S×cm~(-1);在40°C~1000°C温度范围内,陶瓷样品的平均热膨胀系数为12.8×10~(-6)K~(-1)~14.1×10~(-6)K~(-1)。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的制备与性能研究

以Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体和Li_2CO_3为原料,在空气气氛下采用适当的烧结工艺制备了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2锂离子电池正极材料。采用振实密度仪、SEM和XRD等方法对材料烧结前后的密度、形貌与结构进行表征,并对烧结后的锂离子电池正极材料的电化学性能进行测试。结果表明烧结制备的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料混排因子c/a为4.9421,阳离子混排程度低I(003)/I(104)为2.222,层状结构明显。在2.8~4.3 V、0.2 C和0.5 C下,LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的首次放电比容量为153.6 m Ah·g~(-1)和146.5 mAh·g~(-1),首次充放电效率分别为81.2%和78.8%,循环80次后容量分别保持为130.2 mAh·g~(-1)和128.1 mAh·g~(-1),容量保持率都在85%以上,具有良好的电化学性能。     

FeF_3表面包覆Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2正极材料的制备和电化学性能

采用典型的湿化学法制备了2%(wt)FeF_3包覆的Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2材料,并且通过XRD,SEM及TEM等技术来分析材料的微观结构和形貌。结果显示,在Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2材料表面包覆着一层5~20 nm厚的FeF_3薄膜。通过电化学性能测试发现,2%(wt)FeF_3@Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2样品的首次库伦效率更高,高倍率性能更佳,循环性能更加稳定。在0.5C倍率下循环100次后,其容量保持率仍有94.2%,放电比容量为190.6 m Ah×g~(-1)。同时电化学阻抗结果表明,FeF_3包覆层能够抑制Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2和电解液之间的副反应,稳定材料的层状结构。     

球磨法制备NiO/MgAl2O4催化剂用于低浓度甲烷催化燃烧

用球磨法制备了MgAl_2O_4尖晶石负载的NiO催化剂NiO/MgAl_2O_4,考察了镍源、NiO负载量、球料比、球磨转速、焙烧温度对低浓度甲烷催化燃烧的影响,并用H_2-TPR、BET、XRD、SEM等手段对催化剂进行了表征。结果表明,与沉淀-沉积法或浸渍法相比,球磨法制备的催化剂前驱体与载体的相互作用较弱,焙烧后生成了高活性NiO物种。球磨法制备时,镍盐种类及NiO负载量、球料比、转速以及焙烧温度均会改变载体表面NiO晶粒的大小和结合状态,从而影响其活性。以乙酸镍为镍源、NiO质量分数10%、球料比2∶1、球磨转速400 r/min、经700℃焙烧,制得的NiO/MgAl_2O_4催化剂稳定性和活性较好;600℃下,700℃焙烧制得催化剂的拟一级反应速率常数(k600)为0.489 L/(g·s),高于MgAl_2O_4尖晶石负载的La_(0.8)Ca_(0.2)FeO_3或La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3钙钛矿催化剂。     

EDTA-柠檬酸复合络合法制备阴极材料La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3粉体

本文采用EDTA-柠檬酸复合络合法制备了SOFC阴极La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3纳米粉体。并分别通过SEM、TEM、XRD及电化学极化阻抗仪对La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3粉体形貌、尺寸、晶相及电化学性能进行了表征。实验结果表明:采用EDTA-柠檬酸复合络合法获得的干凝胶,经800℃煅烧后可获得粒径为20~30 nm、结晶度高的钙钛矿结构的La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3纳米粉体。以La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3粉体及添加20wt%的GDC粉体制备成的复合阴极在700℃下的极化阻抗为0.15Ω·cm~2、电导率为715 S·cm~(-1)。     

镍基催化剂的改性及其提高NaClO氧化性能

通过加入助剂的方法对采用浸没沉淀法制备的镍基催化剂进行改性,利用X射线衍射(XRD)、BET、环境扫描电镜(SEM)和热重-差热等分析方法对改性的镍基催化剂进行表征,并对改性的镍基催化剂进行催化NaClO产生有效氯的活性评价。结果表明,Fe_2O_3-镍基催化剂适宜的焙烧温度为450℃;Fe_2O_3-KMnO_4-镍基催化剂的比表面积比Fe_2O_3-镍基催化剂的比表面积高125 m~2/g;当反应时间为90 min,Fe_2O_3 : Ni_2O_3 : KMnO_4(质量比)为1 : 7:1时,催化NaClO产生有效氯比Fe_2O_3:Ni_2O_3质量比为1 : 7时高10%,比不添加Fe_2O_3的镍基催化剂高22%;处理含有甲醇、间氨基苯磺酸和间二乙胺基苯磺酸钠等有机物的废水,Fe_2O_3-KMnO_4-镍基催化剂的催化活性最佳,其间氨基苯磺酸的去除率比Fe_2O_3-镍基催化剂高8.36%,比未改性的镍基催化剂高15.98%。     

Sr~(2+)/Ni~(2+)掺杂钼酸镧电解质制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Sr~(2+)、Ni~(2+)的La_2Mo_2O_9基固体电解质材料,通过扫描电镜、热重-差示扫描量热分析、X射线衍射、电化学阻抗谱等方法对样品进行测试表征。结果表明,所制备的电解质均已抑制了相变;在800℃烧结后能得到致密度高于95%的陶瓷烧结体;随着Sr~(2+)、Ni~(2+)掺杂量增加,氧离子导体电导率均呈现逐渐变小的趋势,σ(x=0.6)σ(x=0.4)σ(x=0.2);在温度T=800℃、掺杂Sr~(2+)离子摩尔比为0.2时,电导率σ[La_(1.8)Sr_(0.2)Mo_2O_(8.9)]=0.028 S/cm、活化能E_a=1.32 e V、电导率σ[La_2Mo_(1.8)Ni_(0.2)O_(8.6)]=0.034 S/cm、活化能E_a=1.08 e V,其均有望应用于中低温固体氧化物燃料电池。     

添加磁性纳米粒子制备气体分离功能炭膜

以聚酰胺酸为炭膜前驱体,分别以Fe_3O_4、γ-Fe_2O_3、Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4以及二茂铁为掺杂物,经高温热解制备了4种Fe系物质掺杂的气体分离功能炭膜,对所制备的功能炭膜微结构及磁性能进行了表征.结果表明,各掺杂物在热解炭化过程中发生了物相结构的变化,其中Fe_3O_4和Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4纳米粒子对前驱体起到了催化石墨化的作用.气体渗透测试结果表明,各掺杂物所制备的功能炭膜以分子筛分机理为主导进行气体分离,且气体渗透性能都有了显著的提高,特别是小分子气体H2渗透性最大提高了近48倍,Fe3O4掺杂所制备的功能炭膜,其H_2、CO_2、O_2、N_2和CH_4等单组分气体的渗透系数分别达到了12 194、3 433、1 175、136和74 Barters[1Barter=1×10~(-10)cm~3(STP)·cm/cm~2·s·cmHg].经FeO_4、γ-Fe_2O_3和Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4掺杂制备的功能炭膜更是提高了H_2/CO_2的分离选择性.     

Ni_(0.3)Zn_(0.6)Cu_(0.1)Sm_(0.05)Fe_(1.95)O_4纳米纤维的结构及磁性能研究

采用静电纺丝法制备出直径分布均匀、表面相对光滑的Ni_(0.3)Zn_(0.6)Cu_(0.1)Sm_(0.05)Fe_(1.95)O_4纳米纤维前驱丝,并经过500—900℃的不同温度煅烧后得到Ni_(0.3)Zn_(0.6)Cu_(0.1)Sm_(0.05)Fe_(1.95)O_4纳米纤维。并用XRD,SEM,EDS和VSM现代分析手段对Ni_(0.3)Zn_(0.6)Cu_(0.1)Sm_(0.05)Fe_(1.95)O_4纳米纤维的结构、形貌、组成成分及其磁学性能进行测试表征。结果表明:在空气气氛中经500—900℃不同温度煅烧后可得到纯相的、结晶良好的Ni_(0.3)Zn_(0.6)Cu_(0.1)Sm_(0.05)Fe_(1.95)O_4纳米纤维;煅烧温度为500—800℃时,得到的Ni_(0.3)Zn_(0.6)Cu_(0.1)Sm_(0.05)Fe_(1.95)O_4纳米纤维的表面光滑,直径均匀,其直径大约在80—140 nm之间;随着煅烧温度的逐渐升高,Ni_(0.3)Zn_(0.6)Cu_(0.1)Sm_(0.05)Fe_(1.95)O_4纳米纤维的饱和磁化强度逐渐增大,在900℃时饱和磁化强度为53.30 emu/g;矫顽力呈现先增大后减小的趋势,800℃时达到最大值为31.13 Oe。     

选择镧、锂、锰三组份氧化物催化剂最佳配比

用于甲烷氧化偶联制乙烯反应的(钅闲)(La)、锂(Li)、锰(Mn)三组份混合氧化物催化剂,需要找出个最佳配比。本文以La_2O_3、Mn_2O_3这两个有一定反应催化能力的氧化物作交叉比例配成二组份体系。然后在La/Mn为9.8/0.2为最好的La_(1.96)Mn_(0.04)O_3中逐步用Li~+取代La~(3+)。最终获得了La_(1.00)Li_(0.96)Mn_(0.04)O_3复合氧化物为本反应的最佳配比。其碳二(C_2)选择性在70%以上。     

油烟气催化氧化净化过程研究

采用浸渍法制备了不同负载量的蜂窝陶瓷Pt基、泡沫金属Pt基和La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂,通过XRD、SEM等对催化剂进行了表征,考察了3类催化剂在不同反应条件下对油烟催化净化性能的影响。结果表明,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂的活性随反应温度的升高和负载量的增加而提高,随油烟气流量的增加而降低;蜂窝陶瓷Pt基催化剂和泡沫金属Pt基催化剂的变化相似,但Pt负载量对这两类催化剂活性的影响并不明显;在低空速下,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂具有与蜂窝陶瓷Pt基催化剂以及泡沫金属Pt基催化剂相同的活性;但当空速大于10000h~(-1)以后,蜂窝陶瓷Pt基和泡沫金属Pt基催化剂的活性明显优于La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂。3类催化剂中,负载量为0.88%的泡沫金属Pt基催化剂对油烟的净化效率最佳,在350℃、流量为3 L·min~(-1)、空速为36 000 h~(-1)时,对油烟气的脱除率接近100%。另外,对泡沫金属Pt基催化剂催化氧化净化油烟气的表观动力学进行了研究。