固体氧化物燃料电池La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ-SDC复合阳极性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)阳极粉体。X射线衍射(XRD)分析结果显示,在1000℃下焙烧4 h处理后,粉体为单一的钙钛矿相结构。应用单向压力成型方法、空气中1450℃下烧结8 h制备了Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)为电解质片,应用丝网印刷方法在SDC电解质两侧分别涂覆La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ阳极和Pr0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ-SDC(PSCF-SDC)复合阴极,组成电解质支撑型固体氧化物燃料单电池。扫描电镜(SEM)观察显示,制备的电解质致密,阳极和阴极孔隙大小分布均匀,阳极厚度约为20μm,阴极厚度为10μm。用湿氢气作燃料,在800℃下获得的最大输出功率为232.84 mW/cm2,短路电流为919.84 mA/cm2。为了提高LSCM阳极材料催化活性,阳极中掺入少量SDC构成复合阳极。La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ-10%SDC复合阳极的单电池输出功率明显提高,最大输出功率为340 mW/cm2。     

草酸盐共沉淀前驱体的热分解过程

研究前驱体热分解过程对制定Ni-Co预合金粉末的制备工艺有一定的指导意义,故采用差热和热重分析法对草酸盐共沉淀前驱体(Ni0.7Co0.3C2O4·2H2O)在氩气和空气中的热分解过程进行研究,并对分解产物进行了物相分析和形貌观察.结果表明: 前驱体在这2种气氛下的热分解机制完全相同; 分解过程分2步进行,第1步脱去结晶水分子(Ni0.7Co0.3C2O4·2H2ONi0.7Co0.3C2O4 2H2O↑),第2步无水前驱体分解成Ni-Co合金粉末和CO2; 但是,最终的固体产物不同,因为在空气中,生成的Ni-Co合金粉末又与氧气反应,最终得到的固体产物是氧化物(NiO和Co3O4),而在氩气中,最终的固体产物仍然是Ni-Co合金粉末.     

立方相纳米氮化钒粉体制备方法

中国科学院上海硅酸盐研究所近日向社会推出立方相纳米氮化钒粉体制备方法。据介绍 ,这种制备立方相纳米氮化钒粉体的方法 ,主要特征是以沉淀法制备的一水合五氧二钒 (V2 O5·H2 O)粉体为原料、在氨气气氛中将一水合五氧二钒粉体于管式反应炉中高温氮化制得立方相纳米氮化钒粉体。通过改变氮化温度、氮化时间等工艺条件、可获得小于 5 0nm的不同晶粒尺寸的纳米氮化钒粉体。氮化反应温度控制在 5 0 0～80 0℃ ,氮化保温时间 3～ 5h ,氮化升温速率为 5～ 10℃ /min。在优化条件下 ,可得到立方相纳米氮化钒粉体。立方相纳米氮化钒粉体制备方…     

液相共沉淀法制备612钪酸盐前驱体的研究

研究了以Ba(NO3)2、Ca(NO3)2、Al2(CO3)3为原料,添加3%Sc(NO3)3,采用液相共沉淀法制备扩散型阴极用612钪酸盐前驱体。以TG-DSC曲线和XRD、SEM分析了钪酸盐前驱体的焙烧工艺?焙烧产物的物相结构和颗粒形貌。结果表明:与机械混合法相比,液相共沉淀法制备的612钪酸盐前驱体颗粒更细,呈准球形,平均粒径0.2~0.5μm,Sc分布更均匀;合成温度为1 150℃,保温3 h;主要物相组成为质量分数在95%以上、具有发射活性的Ba3CaAl2O7。     

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.     

激光处理制备La_(0.6)Ba_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_3钙钛矿催化剂

通过柠檬酸络合树脂法合成了钙钛矿催化剂La0.6Ba0.4Co0.2Fe0.8O3前驱体,然后分别对前驱体以不同功率和扫描速度的激光扫描及高温焙烧进行处理。用XRD、XPS方法测定了催化剂的结构并测定了催化剂的甲烷燃烧活性。结果表明,适当激光条件下制备的催化剂活性明显高于高温焙烧的催化剂。激光制备催化剂高活性的原因可归因于,激光处理的特点使催化剂形成较小的晶粒度、存在的夹杂相造成晶格缺陷。     

纳米晶碳化锆粉体的制备及热力学机制

以氧氯化锆、氨水、乙醇为原料,通过化学沉淀法获得含氢氧化锆沉淀的悬浊液,向悬浊液中加入可溶性蔗糖作为碳源,均匀混合后将悬浊液烘干得到前驱体粉体。将前驱体粉体压成圆柱形坯体,在流动的氩气气氛保护下进行高温固相反应来合成Zr C粉体。通过热力学计算分析了碳热反应合成Zr C的反应机制及适宜的温度和CO分压条件。计算结果表明反应式Zr O2+3C=Zr C+2CO(g)的标准生成吉布斯自由能在1900 K以上为负值;而随着CO分压的降低,反应的标准生成吉布斯自由能随之降低。通过X射线衍射(XRD)分析研究了前驱体的Zr/C摩尔比、反应温度、反应时间以及氧分压对高温反应产物物相的影响,优化了Zr C的合成条件。进一步的热力学分析表明,氧分压足够低时Zr C才能稳定存在。最终采用蔗糖作为碳源,Zr/C摩尔比设为1∶3,将前驱体包埋在活性炭中并在流动的高纯氩气保护下经1600℃反应240 min后得到的立方相Zr C粉体,粉体颗粒近球形,小于100 nm。     

尺寸形貌可控Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O和Y_2O_3的制备及其形成机制

以硝酸、氨水、硝酸铵、商业氧化钇及草酸为初始原料,加入分散剂聚乙二醇(PEG2000)及表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS),采用改进的草酸沉淀工艺成功制备氧化钇前驱体Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O及经随后的焙烧工艺获得最终产品Y_2O_3粉体。具体工艺中,将一定浓度的小体积Y(NO_3)_3溶液滴入大体积氨水-硝酸铵混合溶液中形成Y(OH)_3溶胶,整个滴入过程体系pH值保持稳定,然后将85℃温度下的饱和草酸溶液滴加入上述制备的Y(OH)_3溶胶中,进行沉淀转化以制备钇草酸盐前驱体Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O,继而经焙烧工艺成功制备Y_2O_3粉体。X射线衍射技术(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征表明:前驱体Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O具有立方晶体结构,有轻微的团聚,经950℃焙烧2 h后,尽管失去了O,C和H,立方相Y_2O_3产品完整地保留了前驱体的形貌特征。进一步,主要通过调整表面活性剂SDBS/分散剂PEG2000质量比及改变草酸沉淀转化终点pH值来考察其对Y_2O_3产品尺寸及形貌的影响。不同条件下制备的Y_2O_3粉体扫描电子显微镜(SEM)表征表明:精确控制实验条件,特别是控制草酸沉淀转化过程终点pH值,可制备出形貌和尺寸可控的Y_2O_3粉体,当草酸沉淀转化过程中终点pH值小于1.8时,制备的Y_2O_3粉体粒径在1μm以下。另外,基于前驱体Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O在空气气氛下的差示-热重(TG-DSC)分析结果,其热分解过程应为:Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O→Y(NH_4)(C_2O_4)_2→Y_2O_2CO_3→Y_2O_3。     

含多金属复杂金精矿焙烧预处理-提取金、银、铜研究

采用焙烧-酸浸-氰化法从某含多金属复杂金精矿中提取金、银、铜,考察了焙烧预处理气氛、温度、时间、氢氧化钠加入量4个因素对金、银、铜提取率的影响。结果显示,焙烧气氛是影响金、银、铜提取率的关键因素,在富氧气氛下焙烧预处理,金、银、铜的提取率有显著提高,并确定较优试验条件为:富氧气氛,焙烧温度903 K,焙烧时间3 h,氢氧化钠加入量4%,硫酸浸出,液固比4∶1,硫酸浓度1 mol·L-1,反应温度363 K,反应时间3 h,氰化浸出,液固比4∶1,pH值10.5,氰化钠浓度4‰,反应72 h,此条件下,金、银、铜的提取率分别为94.55%,83.25%,94.75%。银化学物相分析知,添加氢氧化钠焙烧预处理,能够有效降低硅酸盐包裹银的含量。热力学计算知,在T=903 K,加入氢氧化纳焙烧预处理,可以减小ZnO·Fe2O3,CuO·Fe2O3,2ZnO·SiO2,2PbO·SiO2,PbO·SiO2的生成几率,削弱上述物质对金、银的包裹作用,对比不同氧压下的lgpSO2-lgp O2图,知氧分压越高,硫酸化焙烧稳定区域面积越大,有利于硫酸化焙烧进行,从而可以获得更高的金、银、铜的提取率。     

Sm2O3对Ba0.5Sr0.5Co0.75Fe0.25O3-δ体系电子结构及氧空位影响的理论研究

采用第一性原理对掺杂Sm2O3的Ba0.5Sr0.5Co0.75Fe0.25O3-δ体系的电子结构和空位形成能进行了研究。研究结果表明,Co和Sm的态密度在费米能级附近有较大的态,而Fe则很小,这使得Co和Sm离子易于变价,而Fe离子的化合价则基本保持不变。空位形成能随空位数的增多而增大,Sm的掺杂有利于氧空位的形成,且CoVFe比CoVCo型氧空位形成能稍大,这些源于体系的电子结构和局域几何结构。     

新型SOFC阳极材料La0.7Sr0.3Cr0.5-yMn0.5-zCo(y+z)O3的制备和性能表征

采用了甘氨酸-硝酸盐法制备了La0.7Sr0.3Cr0.5-yMn0.5-zCo（y＋z）O3（y,z=0.1,0.2）系列阳极材料。借助XRD,SEM对所制备的材料进行了物相和形貌分析。XRD表明利用GNP法制得的粉体在1350℃烧结5h可以形成完整的钙钛矿相;SEM分析可知所得物料颗粒呈球状,尺寸约为1μm,且没有团聚现象。同时,XRD显示La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.4Co0.1O3和La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3电解质之间具有较好的化学相容性。采用直流四探针法测试了不同组成材料在250～800℃温度范围内在空气中的电导率,发现该系列材料在该温度段范围符合小极化子导电机制。另外,利用直流四探针法测试了La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.4Co0.1O3在不同还原气氛下的电导率,在CH4和H2气氛中,La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.4Co0.1O3最大电导率分别达到了4.5和0.42S·cm^-1。     

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.     

废旧三元锂电池正极材料的回收与再利用

以废旧三元锂电池正极材料为研究对象,采用碳热还原—水浸—高温固相焙烧流程实现选择性回收Li和Ni、Co、Mn再利用的闭环回收工艺。在焙烧温度650 ℃、焙烧时间2 h、碳添加量10%、浸出时间1 h、固液比30 g/L的最佳条件下,Li浸出率为91.04%,浸出液循环浸出三次,可将浸出液Li浓度从1.01 g/L提高至2.68 g/L。浸出液蒸发结晶制备Li2CO3,主要成分为Ni、Co、MnO的浸出渣在空气氛围下焙烧制备三元前驱体,再将Li2CO3和三元前驱体混合研磨进行焙烧,获得再生三元材料。     

尿素浓度对均相沉淀法制备球形Y_2O_3的影响

以尿素为沉淀剂,通过均相沉淀法制备了粒径均一、分散性好的球形Y2O3粉体,测量了制备Y2O3前驱体过程中的p H值,分析了尿素浓度对Y2O3粒径和形貌的影响,结果表明,Y2O3的粒径均一性和分散性受尿素浓度的影响较大;当[尿素]/[Y3+]=35∶1时得到了最小平均粒径为109 nm的Y2O3。XRD、FTIR表征了前驱体和煅烧后的粉体,TGA-DSC考察了前驱体分解过程,结果表明前驱体主要化学成分为Y(OH)CO3·2H2O,前驱体在800℃煅烧2 h完成分解并形成立方晶型的Y2O3。     

酒石酸-硝酸盐低热固相反应制备Ni_(0.18)Cu_(0.2)Zn_(0.62)O(Fe_2O_3)_(0.98)铁氧体

以酒石酸和金属硝酸盐为原料,采用低热固相反应方法合成了Ni0.18Cu0.2Zn0.62O(Fe2O3)0.98尖晶石型铁氧体,并应用FT-IR,DSC-TG,XRD,TEM以及SEM等技术对低热固相反应过程和样品进行了研究和表征。FT-IR研究表明,酒石酸和金属硝酸盐在研磨30min后发生了低热固相反应,生成金属酒石酸盐前驱体。FT-IR和XRD分析表明,前驱体经不同温度焙烧后得到单一尖晶石相的NiCuZn铁氧体粉。依据谢乐公式计算和TEM表征,证明干凝胶在350℃分解1h后的粒径约为20～30nm,将此粉体在750℃下焙烧2h后,粒径增大到100～150nm。铁氧体于900℃烧结为陶瓷体后,晶粒约为2～4μm,烧结致密。随着烧结温度由850℃提高到900℃,NiCuZn铁氧体的矫顽力Hc有所下降,但饱和磁化强度Ms有所升高。磁谱测量表明,900℃烧结样品的磁导率为170,截止频率为32MHz,样品的磁性主要来源于畴壁位移的贡献。     

五氧化二铌纳米棒合成及其光催化性能

在醋酸溶剂中,以氢氟酸和氨水活化得到的铌酸(Nb2O5·nH2O)为前驱物,溶剂热合成出一种纳米线状结构氧化铌,结合在400℃下焙烧样品1h,制备了Nb2O5纳米棒。通过XRD、SEM、TEM分析表明,制备的Nb2O5纳米棒为六方晶相结构,晶型单一,沿c轴[001]方向结晶生长。以亚甲基蓝和罗丹明B为例,测试焙烧后的Nb2O5纳米棒光催化活性,发现Nb2O5纳米棒对两种有机染料均具有较高的光催化效果;染料浓度增高,催化效率降低。同时发现,由于存在对亚甲基蓝强吸附作用,所以对亚甲基蓝移除效果优于对罗丹明B的移除效果。     

纳米La_2O_3粉晶的制备及其表征

以La(NO_3)_3·6H_2O、NH_4HCO_3和聚乙二醇为原料,利用沉淀法制备了纳米La_2O_3粉体,利用XRD,TG-DTA和TEM等测试方法对干凝胶热分解过程及最终形成的纳米La_2O_3粉体进行了分析和表征,XRD法考察了前驱体在不同热处理条件下产物物相和晶粒度的变化情况,实验结果表明,在适当工艺参数下,前驱体经720℃,1h焙烧所得产物为平均粒径小于50nm的La_2O_3粉体.     

从工业废液中回收镍钴合成锂离子电池正极材料LiNixCo1—xO2

探索了从废液中回收钴在空气气氛下合成锂离子电池正极材料LiNixCo1-xO2的方法和工艺,结果表明,合成材料的充放电性能都比较好,LiNi0.3Co0.7O2在600℃6h→750℃16h时制得的产物初始充电容量达到154.938mAh/g,接近用分析纯的镍钴原料合成的正极材料LiNi0.3Co0.7O2的首次充电容量（156.146mAh/g）。     

溶胶-凝胶法制备LAMO/Ni_2Z复合粉体的微波吸收特性

采用溶胶-凝胶工艺首先制备La0.85Ag0.15MnO3和(Ba0.7Sr0.3)3Ni2Fe24O41的前驱体,经煅烧制得由钙钛矿结构的La0.85Ag0.15MnO3稀土锰氧化物和Z型六角铁氧体(Ba0.7Sr0.3)3Ni2Fe24O41组成的复合材料,利用X射线衍射仪和扫描电镜分别分析其微结构和形貌;使用矢量网络分析仪系统测量该复合材料的微波电磁参数和吸波性能,并对影响其微波吸收性能的主要因素及作用机理进行研究与分析。结果表明:1 250℃的煅烧温度下,La0.85Ag0.15MnO3含量(质量分数)为40%的复合材料的微波吸收峰值达-30 dB,在2~18 GHz频段小于-10 dB的吸收频宽为3.9 GHz,微波吸收性能明显优于La0.85Ag0.15MnO3单相材料和Z型六角铁氧体(Ba0.7Sr0.3)3Ni2Fe24O41单相材料;复合材料中存在介电损耗和磁损耗共存与协同作用,以及界面效应和磁电耦合作用,有利于介电常数调控和阻抗匹配优化,从而提高微波吸收性能。     

钪锆陶瓷粉体的制备及其热分析动力学

以Sc2O3,Zr(NO3)4·3H2O和NH3·H2O为初始原料,加入少量PEG400作为分散剂,采用化学共沉淀法,经反复水洗、醇洗和干燥后,制备了钪锆陶瓷粉前驱体。运用差示扫描量热/热重(DSC/TG)技术研究了前驱体在空气中脱水分解反应的动力学过程。DSC/TG分析结果表明:390 K附近的吸热峰,源于前驱体表面物理吸附水和乙醇的脱附;560 K附近的放热峰,源于前驱体表面的有机官能团被氧化剧烈放热;650 K附近较明显的放热峰,源于前驱体中氢氧化物的脱水反应;690 K附近较明显的吸热峰与前驱体晶型转变有关。用Kissinger法和Doyle-Ozawa法计算了前驱体脱水分解反应的活化能(E)分别为144.053和110.008 k J·mol-1。用Kissinger法确定了反应级数(n)和频率因子(A)分别为1.2和2.74×1011s-1,确定了前驱体脱水分解阶段的动力学方程为dα/d T=2.74×1011e-127030.456/RT(1-α)1.2。根据动力学研究的结果,采用优化的焙烧工艺制备了钪锆陶瓷粉。扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析表明,合成的陶瓷粉体具有类球形形貌,衍射峰峰形尖锐,没有杂峰,具有良好的立方相结构。