Srx(CeZr)0.9Y0.1O3-δ(0.90≤x≤1.20)的制备及性能研究

利用高温固相法制备了一系列高温质子导体Srx(CeZr)0.9Y0.1O3-δ(0.90≤x≤1.20),并对其物相、微观结构、稳定性、电导率进行了研究.结果表明,x在0.90～1.20范围内,Srx(CeZr)0.9Y0.1O3-δ(0.90≤x≤1.20)仍然能保持钙钛矿结构;SEM图可以看出随着x的增加,样品的致密性增加;当x1.03时,材料不稳定,而当x<1.03时,材料非常稳定;非化学计量比的样品的电导率除x=0.90外,均比化学计量比Srx(CeZr)0.9Y0.1O3-δ的电导率要高.     

双相质子导体BaCe0.9Y0.1O3-δ/La1.95Ca0.05Ce2O7-δ的制备及性能研究

采用固相反应法成功制备了双相质子导体BaCe0.9Y0.1O3-δ/La1.95Ca0.05Ce2O7-δ(7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7)。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分别对样品的物相结构、微观形貌进行了表征,对样品在CO2和沸水中的稳定性进行了研究,并应用IM6e型电化学工作站测定了其在空气、氩气、湿润的4%H2/Ar 3种气氛从450～850℃的电导率。实验结果表明,不同比例复合的样品经1500℃烧结后均形成了明显的双相结构且获得了致密的烧结体。随着样品中La1.95Ca0.05Ce2O7-δ比例的增加,其对CO2和沸水的化学稳定性增加。在所研究的各种比例的复合材料中,BaCe0.9Y0.1O3-δ-La1.95Ca0.05Ce2O7-δ(3∶7)具有最高的电导率,850℃时在湿润的4%H2/Ar气氛下的电导率为2.49×10-2S/cm,电导活化能为1.13eV。     

Ba0.98Ce0.9Y0.1O3-α固体电解质的离子导电性

用高温固相反应法制备了非化学计量性固体电解质Ba0.98Ce0.9Y0.1O3-α，分别用氢浓差电池及氧浓差电池方法研究了在600－1000℃范围Ba0.98Ce0.9Y0.1O3-α的离子导电特性。结果表明，Ba0.98Ce0.9Y0.1O3-α固体电妥质在氢气气氛中几乎为纯质子导体，而在氧气气氛中为氧离子和电子空穴混合导体。     

混合导电体Y1-xLaxBa2Cu3O7-δ透氧膜的透氧性能研究

用稳态法研究了具有类钙钛矿结构的Y1-xLaxBa2Cu3O7-δ(x=0.1、0.3、0.5、0.8和1.0)致密透氧膜在750～1000℃之间的透氧量.实验发现,透氧速率随着La替代Y的比例x的增加而增加;在大约875℃,氧空位的有序-无序转变导致透氧率有一个突然增加.透氧膜的两侧分别为He气氛和空气,当La完全替代Y时,厚1.0mm的LaBa2Cu3O7-δ膜的透氧量达到1.22μmol/s.cm2(1.64 mL/min.cm2).     

直孔三明治结构GDC-LSF双相复合透氧膜制备和性能研究

致密陶瓷透氧膜因在氧气制备和涉氧化工过程中的潜在重要应用而备受关注.本研究采用相转化流延/叠层/烧结工艺制备了三明治结构Gd0.1Ce0.9O2-δ-La0.6Sr0.4FeO3-δ(GDC-LSF)双相复合陶瓷透氧膜,其中部为起氧分离作用、厚度80 μm的致密功能层,两侧为厚度420 μm的直孔结构支撑层.采用浸渍法...     

SrCo0.8Fe0.2O3-δ及SrCo0.8Fe0.1Sn0.1O3-δ的热学与透氧性能研究

介绍了对SrCo0.8Fe0.2O3-δ、SrCo0.8Fe0.1Sn0.1O3-δ两种透氧膜材料相组成、热学性能及氧渗透性能的研究,发现实验中获得的SrCo0.8Fe0.2O3-δ透氧膜材料具有长期的相组成稳定性;在它的B位进一步用Sn取代部分Fe,获得名义组成SrCo0.8Fe0.1Sn0.1O3-δ样品,具有典型的双相组成特征.与单相SrCo0.8Fe0.2O3-δ相比,双相结构SrCo0.8Fe0.1Sn0.1O3-δ样品的热膨胀率降低,抗热冲击性能增加显著;同时,氧渗透性能也有一定程度的提高,如1.2mm厚的SrCo0.8Fe0.2O3-δ陶瓷膜样品在1000℃具有1.87×10-6mol·cm-2·s-1的透氧率(Po2(h)=2.09×104pa,Po2(1)=1.2×103Pa),同样条件下的SrCo0.8Fe0.1Sn0.1O3-δ样品透氧率为2.49×10-6mol·cm-2·s-1.     

ZnO对BaZr_(0.9)Y_(0.1)O_(2.95)-BaCe_(0.9)Y_(0.1)O_(2.95)复相质子导体烧结和电性能的影响

采用ZnO掺杂和与ZnO直接混合两种方式分别制备10 wt%BaZr0.9Y0.1O2.95-90 wt%BaCe0.86Y0.1Zn0.04O2.91(BZY-BCYZn)和10wt%BaZr0.9Y0.1O2.95-90wt%BaCe0.9Y0.1O2.95-ZnO(BZY-BCY-ZnO)复相电解质材料,比较ZnO的不同引入方式对BZY-BCY复相电解质烧结和电性能的影响。结果表明:ZnO掺杂制备的BZYBCYZn电解质材料具有更加致密的显微结构和更高的电导率,在1350℃烧结5h基本达到致密,在600℃湿润Ar条件下电导率达到7.3mS/cm。     

Ti和Y双掺杂的BaCeO_3的制备和电性能研究

以BaCO3、CeO2、Y2O3、TiO2为原料,利用高温固相法制备了固体电解质BaCe0.8YxTi0.2-xO3-δ(x=0、0.05、0.07、0.1、0.15、0.20),并对其物相、微观结构、收缩率、烧结性、电导率进行了研究。通过改变掺杂Ti和Y的配比,来优化固体电解质的性能。结果表明,Ti和Y双掺杂的BaCeO3具有钙钛矿型结构;质子导体BaCe0.8YxTi0.2-xO3-δ的电导率随着Y的含量的增加而增加,而烧结性能随着Ti的含量的增加而越好;通过对样品的收缩率的研究,说明Ti的加入具有助烧的作用。     

SrCe0.95Y0.05O3-δ固体电解质纳米陶瓷粉的低温燃烧合成和表征

用柠檬酸及乙二醇作络合剂和燃料,硝酸作氧化剂,氨水作pH值调节搅和燃烧助剂,通过低温燃烧法合成了固体电解质SrCe0.95Y0.05O3-δ(SCY)纳米陶瓷粉.用X-ray衍射(XRD),热分析(TA),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析方法对合成的粉体进行了表征.并初步考察了粉体的烧结性能.结果表明,低温燃烧法可以在短时间内,通过溶胶燃烧一步合成粒度小于25nm,分布均匀的SCY纳米粉,粉体具有良好的烧结性能.     

La1.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O4+δ混合导体的合成与导电性能研究

采用氨基多羧酸配合物法合成La1.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O4 δ超细粉料,对合成产物的结构和性能进行了表征.研究结果表明,配合物前驱体经900℃保温2h热处理即形成单一的K2NiF4结构,合成粉料的颗粒细小、均匀(约100nm).X射线衍射Rietveld分析结果显示,La1.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O4 δ为正交结构(空间群为Fmmm).与La1.9Sr0.1NiO4 δ相比,La1.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O4 δ表现出较好的烧结性能.与La2Ni0.9Cu0.1O4 δ相比,La1.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O4 δ具有较高的总电导率.在1400℃烧结的La1.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O4 δ的相对密度达到95.3%,在600～800℃的测试温度范围内陶瓷样品的总电导率为78～99S/cm,在800℃的测试温度下陶瓷样品的氧离子电导率为2.0×10-2S/cm.     

改进的柠檬酸法制备 LSGM和 LSGMC8.5及其性能比较

用改进的柠檬酸法合成了具有钙钛矿结构的LSGM(La0.9Sr0.1Ga0.85Mg0.15O3-δ)和Co掺杂的LSGMC8.5(La0.9Sr0.1(Ga0.9Co0.1)0.85Mg0.15O3-δ).并从XRD、DTA-TG曲线、交流阻抗谱、电导率、密度和化学稳定性等方面比较了LSGM和LSGMC8.5的性能.从而探讨了Co掺杂对于LSGM性能的影响.结果表明相对于LSGM,Co的掺杂使立方钙钛矿结构的形成温度由1400℃降低到1300℃左右,离子电导率由3.85×10-2上升到5.38×10-2S/cm,密度由理论密度的95%上升到99%.因此Co的掺杂使LSGM的各方面性能都有了一定的提高,LSGMC8.5比LSGM更适合做中温SOFC的电解质材料.     

掺杂钇铋Ce-Zr-Al储氧材料的制备及性能研究

采用共沉淀法制备了掺杂Y3+、Bi3+的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)储氧材料,并通过XRD、低温N2吸附-脱附、氧脉冲吸附(OSC)及H2-TPR等手段进行了表征.XRD结果表明,600℃和1000℃焙烧后,Y3+、Bi3+的加入没有改变物相结构,所有样品均形成单一立方相萤石结构固溶体.低温N2吸附结果表明,Y3+掺杂的Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95-Al2O3(CZYA)材料,其织构性能及热稳定性都有很大的改善,1000℃老化5h后,比表面积和孔容可分别达80.75m2/g和0.22mL/g.OSC和H2-TPR结果表明,同时掺杂Y3+、Bi3+的Ce0.6Zr0.2Y0.1Bi0.1O1.9-Al2O3(CZYBA)材料,其储氧性能明显增强,经600和1000℃焙烧后分别达到461和242μmol/g;同时掺杂Y3+、Bi3+增强了CZA材料的还原性能,1000℃老化5h后还原峰温度从546℃降低到429℃.     

Pt/TiO2表面状态对气敏特性的影响

通过浸渍法用H2PtCl6溶液修饰TiO2厚膜,经过不同的处理工艺,获得表面负载Pt粒子的Pt/TiO2厚膜.采用XRD和SEM分析了Pt/TiO2的物相结构和表面形貌,并通过电阻氧分压关系计算Pt/TiO2厚膜活化能.然后分别通过静态和动态测试法,表征了Pt/TiO2厚膜在H2/O2中的稳态阻值和动态响应时间.结果表明:受"spill-over"机制影响,Pt/TiO2厚膜在H2/O2气氛下的稳态电阻与Pt的散布状态有关.而样品响应时间不仅与Pt粒子的分布有关,还受表面活化能的影响,在Pt散布基本相同情况下,活化能越低,样品响应速度越快.     

致密SrCe0.95Y0.05O3-δ在含氢气氛下的电化学性质研究

通过变换工作温度,施加电压,氢气分压,氢气流速等参数,对致密材料SrCe0.95Y0.05O3-δ的电化学特性做了研究,同时,对材料在高温下的电导稳定性做了初步探索,发向该种材料在高温氢气氛中有较好的质子传导性,施加电压及氢分压改变对质子传导性影响显著,流速对之影响在低温区不明显,但在高温区影响较大,最佳流速可选为30mL/min。     

纳米氧化铋基材料高温相变的研究

以分析纯Bi(NO3)3·5H2O和Y(NO3)·6H2O为原料制备纳米β-Bi2O3和Bi2O3-Y2O3(75%(摩尔分数)Bi2O3 25%(摩尔分数)Y2O3)粉体,平均粒度分别为40和30nm.经TG-DTA、高温XRD以及高温拉曼的研究结果表明,亚稳态的纳米β-Bi2O3粉体在升温过程中于420℃先向低温稳定的α-Bi2O3转变,在720℃时向δ-Bi2O3相转变,降温过程则是由δ→β→α.由于纳米Bi2O3具有很高的活性,使得相变温度比微米Bi2O3有所降低.纳米Bi2O3-Y2O3复合粉体升温过程中,Y2O3的固溶反应在较低温度(400℃)开始,500℃时β-Bi2O3完全转变为δ相,同时Y2O3完全固溶到δ-Bi2O3晶体中.Y2O3的掺杂使得Bi2O3的β→δ相转变温度大幅降低.     

Si2O3粒径对传感器用L-MBE沉积Pt/ZnMgO/Si2O3导电性能和组织的影响北大核心CSCD

为了提高高温下声表面传感器导电稳定性,采用激光分子束外延方(L-MBE)法沉积制备Pt/ZnMgO/Si2O3三层薄膜,通过实验测试的方式研究Si2O3粒径对其导电性能和结构的影响,重点研究了薄膜受到高温作用时发生的导电性变化及其微观组织结构的转变。研究结果表明:不同Si2O3粒径下Pt/ZnMgO/Si2O3三层薄膜电阻表现为和温度相近的变化规律,当温度上升后都发生了缓慢增大。当薄膜表面Si2O3粒径为60μm时,电阻发生明显变化的温度依次为1100℃与1150℃。粒径达到90μm以上的薄膜经过保温后电阻保持基本恒定。对200μm粒径Si2O3膜薄膜进行热处理形成了平整表面,生成了许多小尺寸晶粒。随着Si2O3粒径降低,表面区域产生了更大外径尺寸的Pt颗粒,形成了部分Pt微孔。提高Si2O3粒径后,形成强度较低的Pt(111)衍射峰,以及更大半峰宽。Pt(111)衍射峰峰半高宽随Si2O3粒径增加表现出降低变化。     

磺化PPEK掺杂磷钨酸混合膜的阻醇性及质子导电性能

磺化二氮杂萘酮结构的聚醚酮(SPPEK)与磷钨酸(PWA)的混合膜用两组分的DMAc混合溶液通过刮膜制备,对SPPEK/PWA膜进行了FTIR-ATR、表面形貌、质子导电性和甲醇透过性进行了研究.SPPEK/PWA膜的质子导率100%的相对湿度下80℃时质子导率为0.17S/cm,室温甲醇渗透系数为1.02×10-7cm2/s,比Nafion 117膜低20多倍.     

中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba1-xSrxCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ的制备与性能研究

采用固相法合成Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)阴极材料。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和微观形貌进行了表征。XRD测试结果表明Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ样品经1000℃,烧结10 h后形成了立方钙钛矿结构。从样品的电镜照片看出样品具有均匀的孔隙率,电解质(Ce0.85Sm0.15O1.925)-阴极(Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ)之间的界面结合良好。电化学交流阻抗测试结果表明Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ中掺入Sr可以明显地降低阴极的极化电阻,随着Sr含量的增多,阴极的界面极化电阻(RP)先减少后增大,当Sr的含量x为0.2时Rp值最小。以Ce0.85Sm0.15O1.925(SDC)电解质为支撑体,Ni0.9Cu0.1-SDC为阳极,Ba0.8Sr0.2Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ为阴极的单电池的最大功率密度在600℃时达到155 mW/cm2。实验结果表明Ba0.8Sr0.2Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ材料是一种电化学性能较为优良的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。     

中温固体氧化物燃料电池Sr1-xTbxCoO3-δ（x≤0.3）阴极材料的制备与性能研究

以化学计量比的SrCO3、Co3O4和Tb4O7为原料,采用固相法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Sr1-xTbxCoO3-δ(STC,x≤0.3),采用XRD、ND、TGA、范德堡直流四探针法和电化学方法对STC的晶体结构、高温失重、电导率、极化电阻以及电池进行了研究。结果表明:Sr0.9Tb0.1CoO3-δ的晶体结构是立方相Pm-3m空间群结构;Sr0.8Tb0.2CoO3-δ和Sr0.7Tb0.3CoO3-δ是四方相I4/mmm结构。在500~800℃时,STC的总电导率(σ)均大于407 S/cm。极化电阻(Rp)和活化能(Ea)随着x的增加而增大。当x=0.1时,STC的氧离子空位浓度最大,具有最好的阴极性能,由其组成的单电池最大功率密度为836 mW/cm2。     

复合电解质SrCe_(0.9)Yb_(0.1)O_(3-α)-NaOH-KOH的低温制备及其中温燃料电池性能

选择具有优良质子导电性的SrCe_(0.9)Yb_(0.1)O_(3-α)与NaOH-KOH共熔体进行复合,制备所用的温度(400℃)比单一铈酸锶材料显著降低。采用电化学工作站研究了复合电解质在400~600℃下干燥氮气气氛中的电导率。结果表明,温度为600℃时,复合电解质在干燥氮气气氛中的电导率达到最大值7.8×10~(-2)S/cm,远高于单一SrCe_(0.9)Yb_(0.1)O_(3-α)材料在相同条件下的电导率1.2×10-3 S/cm。H_2/O_2燃料电池性能测试表明复合电解质在600℃最大输出功率密度为80.7mW/cm~2,远高于单一SrCe_(0.9)Yb_(0.1)O_(3-α)材料在700℃的最大输出功率密度16mW/cm~2。