Ce0.8Sm0.2O1.9基纳米复合材料的共沉淀合成与氧离子导电性

用化学共沉淀法制备了Ce_0.8Sm_0.2O_1.9-La_9.33Si₆O₂₆纳米复合氧离子导电材料,通过X射线衍射和透射电子显微镜对合成材料的相结构进行了分析,利用交流阻抗分析测试研究了材料的离子导电性. 结果表明,纳米复合材料的煅烧粉末的平均晶粒尺寸为20nm、烧结陶瓷体的平均晶粒尺寸为44nm;700℃时,纳米复合导电体的离子导电率为0.25Ω/cm;在整个测试温度范围内,纳米复合导电体比纯La_9.33Si₆O₂₆提高了3个以上数量级,并高于纯相Ce_0.8Sm_0.2O_1.9的导电性.     

低温燃烧合成制备Ce0.8Y0.2O1.9电解质

以柠檬酸为还原剂,以硝酸盐为氧化剂,使用溶胶-凝胶低温燃烧工艺制备Ce0.8Y0.2O1.9纳米粉体,研究了溶液的凝胶化和硝酸盐与柠檬酸的摩尔比对粉体的微观结构及烧结性能的影响.结果表明:柠檬酸(CA)与金属离子(Mn )的摩尔比(nCA/nn M)和溶液的pH值决定了金属离子的络合,柠檬酸与金属离子的络合物通过氢键凝胶化.当燃烧反应中硝酸盐与柠檬酸的比值为1.5时,粉体具有很好的成型和烧结性能.将素坯在1350 ℃保温4 h,得到的烧结体晶粒尺寸为0.46 μm,相对密度95%以上,700 ℃时的离子电导率为0.034 S·cm-1.     

尿素低温燃烧法合成Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)电解质粉末及烧结性能

采用以尿素为燃料的低温燃烧法一步合成了电解质粉末Ce0.8Gd0.2O1.9(GDC),通过XRD、TGDSC、BET、FESEM等手段对合成粉体进行了物相测定、热分析、比表面积测定和形貌观察,并考察了粉体的烧结性能。结果表明,尿素-硝酸盐干凝胶自蔓延燃烧点火温度约为279.0℃。通过工艺参数的有效设计,经过低温燃烧过程即可直接得到立方萤石结构的纯相GDC粉体,该粉体为粒径在20~60nm的类球形颗粒,粒子间虽有微弱的软团聚,却具有较高的烧结活性,在1 300℃仅需烧结2h即可达到95.2%的相对密度。该温度比固相法制备该粉体的烧结温度至少降低300℃。     

用于制备SOFC电解质膜Sm0.2Ce0.8O1.9的合成及性能研究

分别采用硝酸盐－苷氨酸燃烧法、固相法和柠檬酸硝酸盐法制备了钐掺杂的氧化铈电解质材料Sm_0.2Ce_0.8O_1.9 (SDC).采用这三种方法合成的SDC粉末通过料浆喷涂法在多孔的NiO-SDC阳极基底上制备了SDC电解质膜.采用丝网印刷在SDC电解质膜表面制备了Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O_3-δ (BSCF)新型阴极,进而制备成固体氧化物燃料电池（SOFCs）单电池.采用CHI604B电化学工作站对电池性能进行了测试.采用粒径分析仪对粉末的粒度分布进行了分析.利用扫描电镜（SEM）对合成的粉末和电池的微观结构进行了观察和研究.结果表明,柠檬酸硝酸盐法合成的SDC粉末能够满足料浆喷涂法制备SOFCs薄膜电解质的要求.     

燃烧合成法制备CaB6的研究

以CaO、B2O3、Mg粉为原料燃烧合成制备了CaB6粉末.考察了不同反应体系的差热曲线,采用XRD、SEM以及粒度分析技术对燃烧产物、浸出产物进行了表征.结果表明:Mg-B2O3-CaO反应体系872℃附近放热峰的表观活化能E=15.71kJ·mol-1,反应级数n=1.1,反应的表观活化能很小,说明合成CaB6的反应容易发生.燃烧产物由MgO、CaB6以及少量的Mg3B2O6和Ca3B2O6等组成,在空气中进行燃烧合成反应并不生成氮化物;燃烧产物经硫酸浸出处理后CaB6纯度达92.5%;随着制样压力的增大,CaB6粒度逐渐变小.     

La0.2Ba0.8(Co0.2Fe0.8)1-xZrxO3-δ透氧膜材料的微结构与氧分离性能研究

采用固相法制备了La0.2Ba0.8(Co0.2Fe0.8)1-xZrxO3-δ(x=0、0.05、0.1、0.15)片状陶瓷膜,用稳态法测试了不同成分制备样品的透氧性能,并利用XRD和SEM手段分析研究了样品的相结构和晶粒形貌及它们对材料性能的影响.研究表明固相法较难合成x=0的纯钙钛矿相,可用改进的Pechini法合成,另B位Zr的替代有利于去除材料中非钙钛矿杂相;x=0.1的样品中有少量BaZrO3析出,并导致晶粒细化(1～2μm),而这种微结构状态稳定且不受高温长时间退火和氧分压梯度的影响.晶粒细化样品的力学性能和氧渗透性能均有较大提高,x=0.1的样品较x=0样品的氧渗透性能提高了一个数量级,在1010℃,样品厚1.2mm时体系的透氧率达到4.6×10-7mol.cm-2.s-1.     

低温燃烧合成 Al2O3-LaPO4复合粉体及其陶瓷性能研究

以Al（NO3）3、LaPO4和柠檬酸为原料，采用低温燃烧方法合成Al2O3-LaPO4复合粉体．在相同热压烧结条件下，ALC50（采用燃烧法合成的复合粉体）相对密度比ALM50（采用球磨混合的复合粉体）提高2．5％，达到98．5％．断口形貌分析显示ALC50中晶粒（平均0．56μm）明显比ALM50中晶粒（平均L74μm）细化．ALC50的强度、韧性分别比ALM50增加11．1％、11．2％，而硬度基本相同．由于弱界面的增加，ALC50钻孔速率比ALM50提高近50％．     

燃烧法合成的纳米α-Al2O3晶格热膨胀系数研究

采用动态高温粉晶X射线衍射技术,对燃烧法合成的纳米α-Al2O3从室温到1100℃之间的晶格热膨胀系数进行了测定.实验结果表明在测试温度范围内,纳米α-Al2O3的晶胞参数与温度呈线性关系.燃烧法合成的纳米α-Al2O3的晶胞参数随温度的变化符合关系式△a/(a0△T)=7.27×10-6/℃、△c/(c0△T)=7.50×10-6/℃和△V/(V0△T)=21.92×10-6/℃.     

燃烧条件对自蔓延高温合成Al2O3/AlB12复相陶瓷粉体特性的影响

以铝、Ｂ２Ｏ３为原料,利用自蔓延高温合成（ＳＨＳ）制备了Ａｌ２Ｏ３／ＡｌＢ１２复相陶瓷粉体,研究了燃烧条件对粉体特性的影响。结果发现,经球磨处理后,复相陶瓷粉体中Ａｌ２Ｏ３的平均粒径为３￣４μｍ,ＡｌＢ１２的粒度为亚微米级。粉体的比表面积为￣１ｍ＾２／ｇ。     

溶胶-燃烧法制备Ce0.8 Gd0.2 O1.9及其性能

采用溶胶-燃烧法合成了Gd掺杂CeO2的Ce0.8Gd0.2O1.9(GDC)电解质粉末.研究了热处理温度对其相组成、颗粒大小、晶胞参数的影响.并对GDC烧结体的性能进行了研究.结果表明,溶胶一燃烧法可以成功制备出具有良好的烧结性的GDC电解质粉末,1500℃下得到的GDC烧结体的相对密度可以达到95%.电性能测试表明烧结体在中温范围内具有较高的氧离子电导率.     

团聚对中温固体氧化物燃料电池电解质Sm0.15Gd0.05Ce0.8O1.9致密化的影响

采用乙二胺四乙酸（EDTA）-硝酸盐、溶胶-凝胶低温自蔓延燃烧法合成了Sm0.15Gd0.05Ce0．8O1.9（SGDC）纳米粉体，研究了以不同分散方式和分散时间制备的SGDC在各种烧结温度下的致密化行为．为更好地考察团聚对SGDC致密化的影响，本实验引入团聚体系数（Coagulation factor）来具体表征和量化纳米SGDC的团聚程度．结果表明：团聚在烧结过程中，严重阻碍和抑制了SGDC的致密化；在同一烧结温度下，团聚体系数较低的固溶体具有更高的烧结致密度．通过高剪切乳化分散后，SGDC的团聚体系数为1．04时，烧结致密化温度可降低至1300℃．这个温度比以前文献中所报道的1400-1600℃的烧结温度要低得多．通过对团聚的控制，显著改善了SGDC电解质的烧结性能．     

金属丝网型 La0.8Sr0.2MnO3催化剂的制备及其表征

以316L不锈钢丝网为基材，利用电泳沉积技术对丝网表面进行改性，考察了添加剂浓度、电压加压方式、热处理温度对铝粉在丝网表面包覆效果的影响，制备出表面规整、高粘结强度的Al2O3／Al载体膜，在30min超声振荡后，载体膜脱落率仅为0．5wt％；结合表面浸涂技术，在丝网上涂覆纳米La0．8Sr0.2MnO3，通过SEM、XRD、BET等手段对催化剂进行表征，发现丝网表面催化剂负载均匀，比表面积达到119．4m^2／g，在30min超声振荡后，脱落率为5．0wt％．催化燃烧性能测试表明，La0．8Sr0.2MnO3在不锈钢丝网上有较好的活性，高空速、高浓度的甲苯在400℃基本能被完全燃烧．     

NiO／Ce0.8Sm0.2O1.9阳极材料制备及单电池性能

本文采用柠檬酸燃烧法制备了柠檬酸与金属离子摩尔比（MRCM）为1．5的NiO／Ce0.8Sm0.2O1.9（NiO／SDC）粉体,对其相组成和形貌等进行了表征。以NiO／SDC为阳极原料,共压法制备了SOFC单电池,对其电化学性能性能进行测试。结果表明,用柠檬酸燃烧法成功制备出NiO／Ce0.8Sm0.2O1.9（NiO／SDC）粉体,NiO／SDC粉体中NiO与SDC晶体的粒度分别为10．39nm和7．01nm,粉体的分散性好,比表面积大。所制备的单电池在800℃测试温度下开路电压为0．721V,最大输出功率密度可达224．2mW／cm2。本试验的初步实验结果表明,以柠檬酸燃烧法制备的NiO     

尖晶石型Ni0.8Zn0.2Fe2O4纳米晶体的?制备及电磁性能研究

以金属离子的柠檬酸盐为前驱体,通过sol-gel自燃烧的合成方法制备了镍锌铁氧体(Nio.8Zno.2Fe2O4)纳米晶体.采用FT-IR、DSC-TG、XRD、TEM波导等方法对产物以及产物的电磁性能进行了表征.结果表明,在前驱体中,金属离子与柠檬酸以络合物的形式存在.凝胶在220℃完成自燃烧反应.随着热处理温度的升高,粉体的粒径逐渐增大.纳米晶体在8～12GHz的测试条件下具有介电损耗与磁损耗.随着涂层厚度的增加,混合媒质的微波反射率逐渐增加,反射率吸收峰随着厚度的增加向低频移动.     

La0.7Sr0.3MnO3-Sm0.2Ce0.8O1.9阴极对氧化锆薄膜燃料电池性能的影响

采用固相混合法和浸渍法分别在阳极支撑的氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）薄膜上制备了La0.7Sr0.3MnO3（LSM）-Sm0.2Ce0.8O1．9（SDC）复合阴极。结果表明，使用浸渍阴极的单电池获得更好的输出性能；但浸渍阴极的孔隙率较低，在高温区容易出现浓差极化现象。通过降低浸渍阴极的厚度，可以有效地提高电极的气体扩散速率,通过调整浸渍电极的厚度，可以在不同温度下获得理想的电池性能。采用4μm厚浸渍阴极的单电池，800℃的最高功率密度为1100mW／cm^2；采用28μm厚浸渍阴极的单电池，600℃的最高功率密度为295mW／cm^2。     

Electrochemical performance of overlithiated Li1+xNi0.8Co0.2O2: structural and oxidation state studies

Pure, layered compounds of overlithiated Li_1+xNi_0.8Co_0.2O₂ (x = 0.05 and 0.1) were successfully prepared by a modified combustion method. XRD studies showed that cell parameters of the material decreased with increasing the lithium content. SEM revealed that the morphology of particles changed from rounded polyhedral-like crystallites to sharp-edged polyhedral crystals with more doped lithium. EDX showed that the stoichiometries of Ni and Co agrees with calculated synthesized values. Electrochemical studies revealed the overlithiated samples have improved capacities as well as cycling behavior. The sample with x = 0.05 shows the best performance with a specific capacity of 113.29 mA?h?g^-1 and the best capacity retention of 92.2% over 10 cycles. XPS results showed that the binding energy of Li 1s is decreased for the Li doped samples with the smallest value for the x = 0.05 sample, implying that Li⁺ ions can be extracted more easily from Li_1.05Ni_0.8Co_0.2O₂ than the other stoichiometries accounting for the improved performance of the material. Considerations of core level XPS peaks for transition metals reveal the existence in several oxidation states. However, the percentage of the+3 oxidation state of transition metals for the when x = 0.1 is the highest and the availability for charge transition from the+3 to+4 state of the transition metal during deintercalation is more readily available.     

高密度锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2合成的研究

以二次干燥化学共沉淀法制得高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,再与LiNO3混合经两个恒温阶段烧结(600℃恒温6h、800℃恒温24h)得到高密度LiNi0.8Co0.2O2.探讨了锂源、镍源、合成温度、合成时间等因素对产品的影响,从而优化了LiNi0.8Co0.2O2的合成工艺.所得非球形LiNi0.8Co0.2O2 粉末振实密度高达3.24g/cm3,大幅度地提高正极材料的体积比能量.X射线衍射分析表明合成的LiNi0.8Co0.2O2具有规整的层状NaFeO2结构,预示着材料具有良好的电化学性能.