La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ阳极材料的固相合成及导电性能研究

采用固相法制备固体中温氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ(LSCM), 用X射线衍射(XRD)分析了LSCM材料中钙钛矿相的形成过程, 直流四探针对合成材料的导电性能进行了研究, 碘量法测定了材料中的非化学计量值. 结果表明: 固相法制备所得到的产物分别在1250和1350 ℃下烧结15 h都能得到单一的钙钛矿相;对LSCM样品导电性能研究表明, 其电导率随温度的升高而增加, 在850 ℃时空气气氛下的电导率可达22.04 S·cm-1;LSCM系列材料的电导率随着氧的非化学计量值的增加而提高. 用丝网印刷方式, 制备以LSCM为阳极, La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ(LSGM)为电解质, La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ(LSCF)为阴极的单电池, 并对其性能进行测试, 最大功率输出密度约100 mW·cm-2.     

攀钢烧结矿的固结机理及钛在烧结过程中的行为

本文借助于光学显微镜、电子扫描显微镜等研究方法及烧结杯解剖等试验手段,研究了攀钢烧结矿的固结机理及钛在烧结过程中的行为。研究表明,攀枝花含钛铁精矿在烧结过程中首先生成铁酸钙,之后随温度升高铁酸钙和硅质物料反应生成硅酸盐熔体。最后成品矿由玻璃相,铁酸钙固结,钛赤铁矿的连晶也起一定的固结作用。烧结前92.42%的 TiO_2固溶于钛磁铁矿中,烧结后 TiO_2则赋存于钙钛矿,钛磁铁矿和钛赤铁矿中。随着烧结矿中 TiO_2含量增加,钙钛矿增加,铁酸钙减少。人工合成了块状钙钛矿,它的抗压强度只有83.3N/mm~2。烧结过程中,钙钛矿主要在1200℃以上从熔体中析出。在现有原料条件下,减少钙钛矿的有效措施是采用低温氧化气氛烧结。     

NaOH-C-PbSO_4-ZnO体系热力学分析及验证

对NaOH-C-PbS0_4-ZnO低温碱性炼铅体系进行热力学分析,计算了在600~1 200 K温度下体系中主要反应的标准吉布斯自由能变化值(△G_T~θ),并绘制相应的△G_T~θ-T图。结果表明,在温度低于1 200 K的还原气氛条件下,PbSO_4可以被还原成金属Pb,ZnO能够发生固硫反应生成ZnS,钠盐可转变成碳酸钠形态存在。该体系在不同温度下的热力学平衡试验结果表明,温度为1 123 K(850℃)时,体系中的稳定物相以金属铅、硫化锌和碳酸钠为主。试验结果与热力学分析相符合。     

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。     

粗铅火法精炼除铜新工艺的热力学分析

采用HSC热力学软件对Pb和S反应生成PbS,以及加PbS除铜过程进行热力学分析。根据吉布斯自由能最小原理,绘出不同温度和组分比例下各反应体系中组分的种类及含量图,从而确定反应的热力学条件。从热力学角度分析可得,Pb和S生成PbS的反应温度越低越好,但考虑到动力学条件的限制,该反应温度应设置为340℃较为合理,且当S的过量率大于20%时,PbS的生成率较高。此外,加PbS除铜的温度高于320℃,反应才能进行,综合考虑动力学及热力学反应条件等因素,该反应温度应设在340℃较为合理,且PbS的过量率15%~30%对除铜有利。     

大热流通量条件下原位合成Fe-TiC复合材料的研究

首次应用Gleeble热模拟机研究Fe—Ti—C体系在大热流通量条件下原位合成Fe—TiC复合材料。通过压坯在加热升温过程所反映出的特点，结合热力学计算，以及对产物的x射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析(EDS)等的研究分析，结果表明：在大热流通量下，可以大幅度地降低合成反应起始温度，且反应完全。在实验研究条件下，Fe—Ti—C体系可在394℃的低温条件下发生合成反应。合成的产物除了分布在铁基体中的小颗粒TiC外，还有少量的Fe2Ti。此研究结果为低温合成Fe—TiC复合材料提供了一条新途径。     

溶胶凝胶-自蔓延燃烧法制备La1-xSrxMnO3纳米粉体

以乙二醇为溶剂,柠檬酸为络合剂,用溶胶凝胶-自蔓延燃烧法合成La1-xSrxMnO3纳米粉体.探讨了制备过程中的最佳成胶温度,pH值,烧结温度;利用X衍射分析了掺锶量对晶体结构的影响;用数字电桥测定了不同掺锶量的样品的电导率;运用热重和红外光谱对粉体的形成过程进行了分析.实验结果表明,最佳制备条件是:成胶温度65℃,溶液初始pH值1.5,烧结温度800℃;粉体的电导率随掺锶量增加而增大,以x=0.3最大;自燃烧后La1-xSrxMnO3钙钛矿结构已初步形成且掺杂后钙钛矿结构没有改变,但晶胞参数发生了一定的变化.     

钛铁矿碳热还原氮化制备TiC_xN_(1-x)热力学计算及试验研究

以钛铁矿、焦炭粉和高纯氮气为原料,通过热力学计算和试验研究了真空炉内碳热还原氮化过程相转变和产物的C含量。首先采用热力学计算软件HSC分析了钛精矿碳热还原氮化的反应历程;根据热力学分析结果进行了不同反应温度条件下的试验研究;最后对反应产物进行了XRD和SEM-EDS分析。研究结果表明:TiN和TiC的生成主要由Ti_3O_5→TiN和Ti_3O_5→TiC控制,两者转化温度分别为:1 231℃和1 319℃;试验研究表明:在1 200℃时,产物中就有TiC_xN_(1-x)的生成,整个升温过程中没有出现TiC和TiN的单相,并且随着反应温度升高,TiC_xN_(1-x)中C原子含量逐渐增大,当反应温度从1 200℃升高到1 350℃时,生成物TiC_xN_(1-x)的C原子含量由9.8%升高到36.273%,N原子的质量分数42.14%降到18.456%。     

有关攀钢烧结矿中钙钛矿的研究

本文对钙钛矿的合成,性能及生长条件进行了详细研究。钙钛矿的抗压强度为83.36兆帕,在数量上和铁酸钙呈消长关系,它是影响攀钢烧结矿强度的重要因素之一。减少钙钛矿的有效措施是采用低温氧化气氛烧结。     

固体氧化物燃料电池阳极材料La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ的合成及选择性研究

固体氧化物燃料电池（Solid oxide fuel cell, SOFC）是一种新型的清洁能源,而其阳极材料是固体氧化物燃料电池的最关键的部分,阳极材料的好坏会直接影响SOFC的性能.文中介绍了SOFC阳极材料La_0.75Sr_0.25Cr_0.5Mn_0.5O_3-δ（LSCM）的合成方法和性能表征.分别采用甘氨酸-燃烧法和柠檬酸溶胶-凝胶法合成La_0.75Sr_0.25Cr_0.5Mn_0.5O_3-δ（LSCM）,然后把合成的LSCM放在温度分别是800 ℃、900 ℃、1 000 ℃的马弗炉中进行高温烧结一定的时间,通过对产品进行XRD、SEM、电化学性能分析,得出了采用溶胶-凝胶法合成LSCM后,经1 000 ℃高温煅烧为较优的合成方法和实验条件.      

碱度对富矿粉厚料层烧结固相反应及矿物生成的影响

富矿粉具有铁品位高、杂质少的优点，但粒度较大，其配比增大后会使混合料平均粒度增加，易导致垂直烧结速度过快，不利于烧结过程的液相生成和冷凝固结，从而影响烧结矿质量和强度。碱度和料层厚度是影响烧结过程固相反应、液相生成的关键因素，通过热力学计算及试验，研究了二元碱度对富矿粉厚料层烧结固相反应及矿物生成的影响机理，解析了烧结过程固相反应及液相生成过程，并计算了烧结理论配碳量，分析了碱度对烧结矿相组成和冶金性能的影响。研究结果表明，随二元碱度的增加，熔剂中CaO有利于固相反应，使CAF₃、CAF₁等铁酸钙相增加，促进液相的生成与发展；也使硅灰石(Bredigite)相生成温度逐渐降低、数量逐渐增多，而尖晶石(Spinel)、黄长石(Melilite)逐渐减少，均有利于黏结相生成和固结。另外，通过对900 mm厚料层烧结杯试验后的烧结矿进行矿相分析发现，当二元碱度从1.9增加到2.1时，烧结矿中铁酸钙含量增加，原始和再生赤铁矿减少，在低温还原时产生的应力减少，使其低温还原粉化指标得到改善，烧结矿的还原性提高；但当碱度继续增加时，烧结矿中形成了更多硅酸钙...     

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.     

透明导电材料Cd_2SnO_4的制备Ⅰ-固相烧结制备原料粉体

将不同配比的Cd O与Sn O2原料粉体充分混合后在750℃,850℃,950℃,1050℃,1150℃温度下进行无压烧结。采用XRD衍射仪和四探针电阻测试仪分析原料配比与烧结温度对无压烧结Cd2Sn O4靶材结构演化和电阻率的影响。结果表明:750~850℃低温无压烧结时,扩散反应发生缓慢,只有少量的Cd2Sn O4生成,大部分Cd和Sn元素以氧化物的形式存在。950~1050℃无压烧结,随着温度升高,扩散反应速率较快,发生大量合成反应生成Cd2Sn O4,当Sn O2过量时,Cd O完全参加反应。当温度上升至1150℃时,Cd2Sn O4含量大幅度增加,伴随出现第二相Cd Sn O3。四探针测试结果显示:随着温度的升高,Cd2Sn O4主相含量增加,靶材电阻率逐渐降低至19.9×10-3Ω·cm。根据无压烧结实验的固相演化规律,采用2∶1化学计量比的Cd O与Sn O2粉体为原料,充分混合后在1000℃下煅烧2~3小时,可得到均匀单相亮黄色Cd2Sn O4原料粉体。     

碳热还原氮化制备氮化硅粉体反应条件研究

对二氧化硅碳热还原氮化合成氮化硅的反应体系进行了热力学和动力学分析,主要研究了反应温度和氮气流量对Si3N4、Si2N2O和SiC生成的影响。热力学研究表明,Si3N4的生成需要足够高的温度(高于1800K)和充足的氮气气氛;Si2N2O的生成条件是较低的温度(低于1700K)和不充足的氮气气氛;SiC的生成条件是更高的温度(高于2000K)和不充足的氮气气氛。试验研究验证了热力学的分析,并确定了碳热还原氮化合成氮化硅的主要工艺条件(氮气流量为3L/min、煅烧温度为1500℃)。在以上工艺条件下,可制备出纯的Si3N4粉体。     

钙钛矿型氧化物La1-xSrxFeO3-δ的成相过程和结构

利用TG-DTA 热分析仪和X射线衍射(XRD)研究了固相反应法合成钙钛矿型复合氧化物La0.6Sr0.4FeO3-δ的成相过程和La1-xSrxFeO3-δ的晶体结构.结果发现,用固相反应法合成La0.6Sr0.4FeO3-δ时,配置研磨好的粉料在烧结过程中,经过多次吸热反应,到840℃开始出现La0.3Sr0.7FeO3-δ晶相,再经过更大的吸热反应,到1000℃时,La0.6Sr0.4FeO3-δ已成为主晶相.在1250℃烧结2h样品基本上已成为单一钙钛矿型结构La0.6Sr0.4FeO3-δ. 同时给出了钙钛矿型复合氧化物La1-xSrxFeO3-δ( x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8)的晶体结构和晶粒大小.     

铸造碳化钨反应烧结制备粗晶硬质合金

以铸造碳化钨和钻为原料在低温条件下制备η相粉末,将该粉末与炭黑混合球磨、压制成形,在1450℃的真空条件下反应烧结制备粗晶硬质合金.探讨烧结气氛、烧结温度对合成η相的影响,碳含量对硬质合金物相、显微组织和物理性能的影响.结果表明在1 200℃的氮气气氛中合成了含有Co2W4C和Co6W6C的混合η相粉末;当总碳含量为5...     

浸出过程的理论基础及实践：第二讲 浸出过程的热力学基础

浸出过程的热力学主要是研究在一定条件下浸出反应进行的可能性、反应进行的限度及使反应进行所需的热力学条件,为解决这些问题,重要的方法是求出在给定温度T下反应的标准自由函变化△G_T~O及一定条件下反应的自由函变化△G_T、反应的平衡常数K,同时许多学者运用热力学原理及已有的热力学数据绘制了大量的电位-pH图,这些电位     

锌冶炼次氧化锌烟灰微波脱砷结块试验研究

微波脱砷具有升温快、不产生热源气体以及升温过程物料无需翻动利于物料于炉内烧结造块的技术优势。本文对锌冶炼次氧化锌烟灰开展砷物相化学分析、热力学计算分析以及微波脱砷结块试验研究。结果表明：锌冶炼次氧化锌中砷的主要物相为砷(Ⅲ)氧化物,还含有少量的高价砷(Ⅴ)氧化物、硫化砷以及砷酸盐;脱砷温度升高以及脱砷时间延长有利于次氧化锌中砷的脱除。热力学分析表明,在低温微波脱砷结块过程中,主要发生的脱砷反应为砷(Ⅲ)氧化物的挥发反应。低温微波脱砷结块试验的适宜反应条件为：微波脱砷温度580℃,脱砷时间60 min,结块温度750℃。在此条件下,脱砷结块的烟灰平均含砷0.87%,脱砷率89.29%,结块率72.41%。该研究对含砷固废资源化回收技术水平的提升具有重要意义。     

铝土矿低钙石灰烧结过程热力学分析

通过对CaO-Al2O3、CaO-Al2O3-SiO2、CaO-SiO2、Al2O3-SiO2系的热力学分析,探讨铝土矿低钙石灰烧结过程中的热力学反应规律。结果表明,在烧结温度范围内(1 200～1 400℃),生成CaO.Al2O3和2CaO.Al2O3.SiO2的反应能发生,Al2O3可与SiO2生成Al2O3.SiO2。     

共沉淀法制备BaO-ZrO2(BSZ)纳米粉体研究

通过采用氯氧化锆(ZrOCl2)、BaCl2水溶液与NaOH共沉淀反应,生成钡稳定氧化锆的前驱体,该前驱体经过预烧结后得到BaO-ZrO2粉体.研究了搅拌速率、pH值、反应温度、预烧结温度对粉体结晶度的影响.通过分析BSZ粉体的X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)结果得出,搅拌速率为280 rad/min、pH值为10、反应温度为80℃、预烧结温度为800℃是合成BSZ粉体的最佳工艺条件.