Sm_(0.5-x)Ba_xSr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)-30% GDC复合阴极电化学性能研究

采用溶胶凝胶-低温燃烧法制备Sm_(0.5-x)Ba_xSr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(x=0~0.20)系列粉体,并掺入30%GDC(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(1.95))制成复合阴极SBSCF-30GDC。利用XRD衍射仪和扫描电镜对材料的结构和微观形貌进行分析,用电化学工作站测量其对称阴极的交流阻抗谱。结果表明,制备的Sm_(0.5-x)Ba_xSr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)样品,当x=0时为斜方六面体,当x0为单一的立方钙钛矿结构。随着Ba含量的增加,衍射峰的角度向低角度方向偏移。随着温度的升高,各个成分的电极极化电阻减小。     

Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)氧离子导体陶瓷片的制备

以草酸铈钆为初始原料,950℃煅烧处理后得到较大粒径的Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)粉体,经等静压成型,烧结,切片工艺制备规格100×100 mm的Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)氧离子导体陶瓷片,并分析试样的断口微观组织。测试结果显示,样品存在气孔,且晶粒之间接触紧密,相对密度92%以上,晶粒尺寸约为2.5μm～5μm,样品的断裂方式以穿晶断裂为主。通过阻抗分析仪测定了三个厚度(0.7 mm、0.9 mm、1.1 mm)的Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)陶瓷片的电导率。结果表明,随着温度的升高,Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)陶瓷片电导率逐渐增加,而厚度对陶瓷片电导率影响不大。     

Cerium and ruthenium co-doped La_(0.7)Sr_(0.3)FeO_(3-δ) as a high-efficiency electrode for symmetrical solid oxide fuel cell

Symmetrical solid oxide fuel cells(SSOFCs) could be alternative energy conversion devices due to their simple fabrication process and low cost.Herein,perovskite La_(0.6)Ce_(0.1)Sr_(0.3)Fe_(0.95)Ru_(0.05)O_(3-δ)(LCSFR) was synthesized and evaluated as a high-performance electrode for SSOFCs based on the electrolyte of La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM).LCSFR retains their stable perovskite crystal structure in both reducing and oxidizing atmospheres,though a minor amount of LaSrFeO_4 phase is present under reducing conditions.Morphology investigation shows that homogeneously dispersed Ru metallic nanoparticles are exsolved on the surface of LCSFR after being reduced.The polarization resistance(R_p) of LCSFR-CGO(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)) is about 0.11 Ω·cm~2 at 800℃ in air,while the value of R_p for LCSFR-CGO in wet H_2(3% H_2 O) increases up to 0.32 Ω·cm~2.The symmetrical LCSFR-CGOILSGMILCSFR-CGO cell demonstrates a performance with an open circuit potential(OCV) of 1.07 V and a maximum peak power density of 904 mW/cm~2 at 800℃ using wet H_2 as the fuel.This high performance indicates that LCSFR is a candidate electrode for SSOFCs.     

溶胶凝胶-自燃烧法制备Ce_(0.8)Y_(0.18)Fe_(0.02)O_(1.9)电解质材料及其性能研究

采用溶胶凝胶-自燃烧法合成了Ce0.8Y0.18Fe0.02O1.9纳米粉体,通过热重、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和交流阻抗谱等方法对试样进行研究。研究结果表明,采用溶胶凝胶-自燃烧法可直接合成纯相的具有立方萤石结构的固溶体Ce0.8Y0.18Fe0.02O1.9;合成粉体的平均粒径为10 nm~20 nm,具有高的烧结活性,在1400℃的烧结温度下,陶瓷样品的相对密度可达到97%;Ce0.8Y0.18Fe0.02O1.9电解质的离子导电性能良好,在600℃和800℃测试温度下,其电导率分别达到12.38 mS/cm和46.81 mS/cm。     

烧结助剂Al_2O_3与Y_2O_3对固态锂离子电解质LLZO的锂离子电导率的影响

以Li_2CO_3,La_2O_3和ZrO_2为原料,分别添加Al_2O_3和Y_2O_3作为烧结助剂,制备锂离子固态电解质xAl_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)和xY_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)(分别简称为xAl_2O_3-LLZO和xY_2O_3-LLZO。x为摩尔分数,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4和0.5),研究Al_2O_3和Y_2O_3的添加量对LLZO的结构与锂离子电导率的影响。结果表明,在1 150℃烧结15 h时,Al_2O_3和Y_2O_3这2种烧结助剂都能稳定立方相石榴石结构LLZO。当Al_2O_3过量时,产生LaAlO_3杂相,当Y_2O_3过量时,产生Li_2ZrO_3和YO_(1.458)杂相。0.2Y_2O_3-LLZO在1100~1200℃范围内能形成稳定的立方相石榴石结构LLZO,并且在1 150℃烧结27 h不发生分解反应;LLZO的致密度和锂离子电导率都随烧结助剂含量增加而先增加后减小,Al_2O_3和Y_2O_3的最佳添加量x分别为0.2和0.3,所得0.2Al_2O_3-LLZO的致密度与离子电导率分别为94%和1.78×10~(-4)S/cm,0.3Y_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)的致密度与离子电导率分别为96%和5.23×10~(-4)S/cm。     

La_(0.8)Zn_(0.2)MnO_3固体电解质的制备及导电性能

以Mn(NO3)2、La(NO3)3.6H2O和Zn(NO3)2.6H2O为原料,通过溶胶-凝胶法制备单一钙钛矿结构La0.8Zn0.2MnO3(LZMO)。对合成后的LZMO凝胶进行自蔓延燃烧。XRD分析表明,高于873K煅烧后得到的LZMO,粉体形成了钙钛矿结构且没其他杂相。在673~973 K条件下,空气气氛中,用两端阻塞的交流阻抗方法研究了由1 073 K煅烧所得的钙钛矿材料LZMO离子导电性能,表明了该材料在中高温条件下已经具有了非常好的离子导电性能,673~973 K固体电解质的导电率为1.3×10-3~7.4×10-2Ω-1.m-1。应用Arrhenius公式对离子导电的活化能进行计算,求得离子导电活化能为70.17 kJ/mol。     

Absorption behavior of lattice oxygen in Ce_(0.8)Y_(0.2)O_(2-δ) at intermediate temperature

The absorption behavior of lattice oxygen for Ce_(0.8)Y_(0.2)O_(2-δ)(YDC) crystal was investigated. Combined with TG-DSC, XRD, Raman and XPS characterization, lattice oxygen absorption occurs at intermediate temperature(from 500 to 800 ℃),which is related to the oxygen vacancies consumption,and no phase change is observed in this process. In electric conductivity relaxation(ECR) experiment, prolonged oxygen diffusion process is observed above 600 ℃, which may be caused by oxygen absorption process. And through ECR experiments,the bulk diffusion coefficient D_(chem) and surface exchange coefficient K_(ex) for YDC dense sample are measured as 6,5×10~(-5)-2×10~(-4)cm~2/s and K_(ex)=2×10~(-4)-9×10~(-4)cm/s at intermediate temperature range.     

Ce_xLa_(1-x)活性组分对NH_3-SCR脱硝特性的影响研究

为探究天然氟碳铈矿中Ce和La之间的联合作用对脱硝性能的影响,利用微波加热的方法制备了Ce_xLa_(1-x)活性组分并负载在γ-Al_2O_3上进行了活性测试,其中Ce_(0.8)La_(0.2)催化剂脱硝效果最好,在反应温度为350℃时有78%的NO转化率。BET、NH_3-TPD、XRD、Raman和XPS测试结果表明,Ce_(0.8)La_(0.2)催化剂的活性组分是含有Ce和La的固溶体且具有更好的吸附NH_3能力与更高的比表面积,并且在Ce_(0.8)La_(0.2)催化剂的表面存在的表面吸附氧是提高NH_3-SCR催化性能的原因之一。     

原位溶胶-凝胶法制备CoFe_2O_4/Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料的磁电性能

采用原位溶胶–凝胶法制备xCoFe_2O_4/(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3(x为Co Fe_2O_4的摩尔分数,x=0.2,0.3,0.4)复合材料,研究磁性相CoFe_2O_4的含量对Co Fe_2O_4/Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料结构、形貌及铁电性、铁磁性和磁电耦合性能的影响。结果表明,该复合材料中只存在CoFe_2O_4和Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3两相;材料的饱和磁化强度和剩余磁化强度随Co Fe_2O_4含量增加而增大,而饱和极化强度和剩余极化强度随CoFe_2O_4含量增加而减小;当偏置磁场强度为72 k A/m时,0.3Co Fe_2O_4/0.7Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料的磁电电压系数达11.8 m V/A。     

改进固相法制备钙钛矿结构La1-x Srx Ga1-y Mgy O3-δ及其性质研究

采用改进固相法合成了具有钙钛矿结构的中温固体电解质La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM),用TG-DTA和X射线衍射仪分析了LSGM材料中钙钛矿相的形成过程,利用SEM、交流阻抗谱等检测技术,对LSGM电解质结构及电性能进行表征.XRD分析表明,随着温度的升高,粉体中杂相含量越来越少,在1450℃烧结后形成了单一的钙钛矿相结构.交流阻抗谱检测表明,烧结样品具有稳定的离子电导性能,在800℃时,电导率约为6.8×10-2S/cm.     

La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ电解质材料的合成及性能研究

对合成La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)电解质的制备过程做了TG-DTA分析,然后采用固相法合成LSGM电解质材料。利用XRD、粒度分析、交流阻抗谱等检测技术,对LSGM电解质结构及性能进行表征。XRD分析表明,在1 000℃烧结后,粉体开始形成钙钛矿结构,随着温度的升高,粉体中杂相含量越来越少,经1 000℃和1 450℃两次烧结后,形成了单一的钙钛矿结构相;粒度分析表明,合成电解质粉体的粒径较为合理;交流阻抗谱检测表明,烧结样品具有稳定的离子电导性能,在800℃时,电导率约为1.2S/m。     

掺杂不同质量分数Y_2O_3、MgO对Al_2O_3陶瓷显微结构及介电性能的影响

利用放电等离子烧结技术制备了不同质量分数Y_2O_3单独掺杂及不同质量分数Y_2O_3、MgO共同掺杂的Al_2O_3陶瓷,研究了烧结助剂掺杂质量分数对Al_2O_3陶瓷显微结构及介电性能的影响。结果表明,孔隙率是影响Al_2O_3陶瓷介电性能的主要因素;单独掺杂质量分数为0.25% Y_2O_3时,Al_2O_3陶瓷得到最优的介电性能,介电常数(ε_r)为9.5±0.2,介质损耗(tanδ)稳定在10~(-3)数量级以内;同时掺杂Y_2O_3和MgO能进一步改善其介电性能,当两者质量分数均为0.25%时,得到最优值,介电常数(ε_r)为10.3±0.2,介质损耗(tanδ)稳定在8×10~(-4)以下。     

La_(0.9)Rb_(0.1)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)钙钛矿催化剂上NO_x辅助碳烟燃烧性能的研究

通过柠檬酸溶胶凝胶法制备了La_(0.9)Rb_(0.1)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(x=0.1～0.8)系列钙钛矿催化剂。通过X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)、NO_x程序升温脱附(NO_x-TPD)及X射线光电子能谱(XPS)考察了Fe含量变化对催化剂结构、NO_x辅助碳烟燃烧反应活性、催化剂氧化还原活性、催化剂表面Fe和Co的化学状态以及NO_x储存能力的影响。结果表明:所制备的催化剂均保持钙钛矿结构,Co与Fe的共掺杂改变了B位金属的化学状态,催化剂表面存在Co~(2+)和更高价态的Fe物种。相比纯LaCoO_3和LaFeO_3,La_(0.9)Rb_(0.1)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(x=0.1～0.8)催化剂碳烟燃烧的特征温度T_(50)分别下降约30和70℃,碳烟燃烧的速度也随之加快。同时,在NO_x辅助碳烟燃烧过程中,NO氧化所生成的NO_2可与碳烟反应生成N_2,其中La_(0.9)Rb_(0.1)Co_(0.6)Fe_(0.4)O_(3-δ)催化剂具有最高的NO_x消除能力,在381℃时达到36.4%。     

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.     

锂空气电池固体电解质Li_(1+x)Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3的制备研究

以Li_2CO_3、Al_2O_3、TiO_2、NH_4H_2PO_4为原料,采用固相烧结法制备锂空气电池固体电解质Li_(1+x)Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3(LATP),研究了不同x值、不同烧结温度对电解质性能的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对所制备电解质的结构与性能进行表征。结果表明在x值等于0.2时得到纯相的LATP,最佳烧结工艺是350℃保温2 h,600℃保温2 h,1 000℃保温8 h,室温下的电导率为4.89×10~(-5)S/cm。     

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。     

Pr_(1-x)(La_(0.37)Ce_(0.63))_xCoO_3的制备及催化活性探究

采用溶胶—凝胶法制备了Pr_(1-x)(La_(0.37)Ce_(0.63))_xCoO_3,利用TG-DSC、FT-IR分析前驱体的分解特性和化学键变化规律,结合XRD、SEM-EDS检测粉体微观结构、形貌以及元素分布;通过CV、LSV和RRDE技术探讨粉体在碱性溶液中氧还原ORR电催化活性。结果表明,在700℃下焙烧,x0.4时,有La_2O_3、CeO_2杂相出现,x0.4时钙钛矿晶体结构消失,x=0.4时得到的纯相粉体呈多孔结构。与商用Pt/C相比,Pr_(1-x)(La_(0.37)Ce_(0.63))_xCoO_3粉体质量活性(质量比电流)是其1.7倍,达到172.54mA/mg,而半波电位较低仅为0.60V(vs.RHE)。以二电子发生氧化还原反应过程中,副产物H_2O_2产率为77%,作为催化材料有待进一步改性。     

Transport and Magnetic Properties of Perovskite-Type Manganite (La_(0.8-x)Ce_x Sr_ (0.2))_ (0.97)MnO_3

Transport and Magnetic Properties of Perovskite-Type Manganite (La_(0.8-x)Ce_x Sr_ (0.2))_ (0.97)MnO_3     

有机硅溶胶各组分含量对ZrH_(1.8)表面涂层性能的影响

以硅酸乙酯(TEOS)、乙烯基三甲氧基硅烷(A171)、异丙醇(IPA)和去离子水(H_2O)为主要原料制备有机硅溶胶,并采用溶胶-凝胶技术在氢化锆(ZrH_(1.8))表面制备了溶胶涂层。热失重-差热分析(DSC-TGA)显示,经180℃干燥或600℃烧结处理,涂层物质分别处于阶段稳定状态。通过单因素实验,考察溶胶各组分含量对溶胶粘度的影响,结合单次浸渍提拉涂层样品经180℃干燥和600℃烧结处理后增重率(WGR)及形貌变化,筛选出氢化锆表面制备涂层溶胶各组分最佳摩尔配比为nTEOS∶nA171∶nIPA∶nH_2O=1∶1∶5∶nH_2O(nH_2O=4.0~8.0),在此条件下所制备的溶胶,粘度范围为4.2~4.8 m Pa·S,180℃干燥涂层样品增重率范围为0.10%~0.12%,涂层表面均匀无裂纹,涂层厚度约为0.8~1.0μm;600℃烧结涂层样品增重率范围为0.16%~0.18%,涂层表面存在微裂纹,但无明显崩落,烧结过程伴随涂层致密化,涂层厚度约为0.6μm。     

Na_2CO_3/ZnO复合添加对BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3-δ)质子导体陶瓷的影响

拟通过添加ZnO和Na_2CO_3来提高钇掺杂锆铈酸钡质子导体陶瓷的烧结性能和电导率,采用机械球磨混合结合高温常压烧结工艺制备了ZnO/Na_2CO_3复合的BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3-δ)(BZCY)质子导体陶瓷。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和电化学阻抗谱(EIS)对烧结陶瓷的物相、微观形貌、化学成分和电导率进行了测试表征。XRD结果显示ZnO/Na_2CO_3复合并没有改变BZCY的晶型。当烧结温度为1550℃保温6 h时,BZCY陶瓷的致密度和线性收缩率最大,分别达到96.15%和12.44%;添加1%ZnO(摩尔分数)后,烧结温度可降低至1350℃,陶瓷的致密度和线性收缩率分别达到96.87%和16.11%,可见,ZnO的添加可以大大提高BZCY的烧结性能。当添加10%(摩尔分数)Na_2CO_3后,陶瓷的晶粒尺寸约5～10μm,且没有引起BZCY的致密度和线性收缩率的显著降低。700℃时BZCY-1%ZnO-10%Na_2CO_3陶瓷的电导率可达1.225×10~(-2)S·cm~(-1),而未添加Na_2CO_3的BZCY陶瓷的电导率仅为4.511×10~(-3) S·cm~(-1),电导率提高了约2.7倍,添加Na_2CO_3显著提高了BZCY-1%ZnO陶瓷的电导率。