共沉淀法合成La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ及其性能表征

以金属硝酸盐、氨水为沉淀剂,采用化学共沉淀法合成了La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ(简称LSCCF,x=0.05,0.10,0.15,0.20)粉料.借助差示扫描量热法-热重分析法(DSC-TG)、X射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)对600℃,800℃,1 000℃热处理4 h后LSCCF粉料的形成过程、晶体结构和粒度形貌进行了研究.实验结果表明,LSCCF粉料的形成过程分为4个阶段--脱水阶段、分解阶段、LaCoO3基氧化物形成阶段和LSCCF固溶体形成阶段;适宜热处理制度为800℃下保温4 h,且制备出的LSCCF粉料为均一的钙钛矿结构.使用直流四极探针法测定了LSCCF样品在空气气氛下的电导率,发现该体系材料在600～800℃范围的电导率都超过了250 S·cm-1,其导电机制符合p型小极化子绝热孔隙理论,且能够满足中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)阴极材料的要求.     

多元素掺杂La0.7Sr0.3FexCo0.9-xMe0.1O3-δ的制备与性能

采用传统固相法制备La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_xCo_(0.9-x)Me_(0.1)O_(3–δ)系列阴极材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、直流四探针法对材料的结构与性能进行研究。XRD研究结果表明,掺杂不同元素、不同比例的阴极材料在1 000℃煅烧10 h,全部形成了稳定的钙钛矿结构,并且不同成分的阴极材料与电解质SDC在煅烧的过程中未发生反应,具有良好的化学稳定性。采用直流四电极法测试了La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_xCo_(0.9-x)Me_(0.1)O_(3–δ)系列阴极材料的电导率,结果表明:在测试温度400～800℃条件下,阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_xCo_(0.9-x)Me_(0.1)O_(3–δ)系列具有较高的电导率,其中La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_(0.7)Co_(0.2)Cu_(0.1)O_(3–δ)样品具有最高的电导率,在550℃时电导率达到了645.548 S/cm。     

阴极材料La0.7Sr0.3-xCaxCo0.8Fe0.2O3-δ的晶体结构和性能

使用硝酸盐,氢氧化钠和碳酸钠为沉淀剂,共沉淀法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3-x)Ca_xCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(x=0.05、0.10、0.15、0.20)的粉料并研究了粉料的各种性能。结果表明,前驱体800℃煅烧3h形成粉料具有六角晶系钙钛矿结构;Ca2 和Sr2 双掺杂取代La3 进入晶格后,随着Ca2 含量x增加,La_(0.7)Sr_(0.3-x)Ca_xCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)晶胞a轴方向缩短c轴方向拉长,晶胞体积减小;且1200℃烧结3h后所有样品电导率在降低。温度升高到490℃,掺杂样品的电导率出现最大值,温度继续升高晶格氧逸出导致电导率降低。当x=0.10和0.15时,阴极材料电导率在500～650℃范围内基本相等且高于700S/cm,并与Ce0.8Sm0.2O2热性能的表现一致,且两者阴极材料在650℃时,所组装单电池的输出功率明显大于350mW/cm2。     

La1-xCaxCrO3对硫-氧燃料电池催化性能的研究

通过共沉淀法制备出La1-xCaxCrO3(x=0,0.1,0.2,0.3)作为阳极催化剂,分别以钇稳定氧化锆(YSZ)粉体和La0.66Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-x(LSCF)粉体作为硫-氧燃料电池的电解质材料和阴极材料.发现在700～800 ℃时,La1-xCaxCrO3(x=0,0.1,0.2,0.3)...     

溶胶凝胶-燃烧法合成La0.7Sr0.3MnO3阴极材料及其性能

低温合成钙钛矿单相La0.7Sr0.3MnO3粉体,以降低粒度、提高活性,已成为本领域研究的一个新方向。采用溶胶凝胶-燃烧法合成La0.7Sr0.3MnO3粉体,讨论了溶胶体系pH值和柠檬酸用量对燃烧程度及相组成的影响。利用络合理论,计算了溶胶体系的pH值对于络合物的影响。实验结果表明,当pH<3时,溶胶凝胶体系稳定存在;而当pH达到3有白色沉淀出现。燃烧完全程度随着pH值的增加和柠檬酸用量的减少而提高。晶相合成程度以柠檬酸/硝酸盐比值(j)=0.5时最为完全,随着j提高,生成微量第二相。1300℃烧结试样以j=1.5最为致密,电导率峰值达150S/cm。综合考虑相组成和性能两因素,运用此法制备La0.7Sr0.3MnO3粉体时,j以1.5为宜。     

柠檬酸盐法制备的La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3 夹层对阴极性能的影响

考察了在Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)-La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(LSGMC5)/LSGMC5界面中加入柠檬酸盐法合成的LSGMC5夹层对界面的影响。考察了含不同温度焙烧的LSGMC5夹层的SSC-LSGMC5/LSGMC5/LSGMC5组合的微观结构及电化学性能。当夹层焙烧温度高于1 623 K时,夹层与电极的结合优于无夹层的电极/电解质界面,具有大的两相界面面积及三相界面长度。制备的组合的氧还原性能依赖于夹层以及电极的焙烧温度,含有1 673 K烧结夹层、1 123 K焙烧电极的样品具有最高的活性。与含固相法制备的LSGMC5夹层的样品相比,采用含柠檬酸盐法制备的夹层的组合具有更小的欧姆电阻及更高的氧还原活性。     

CaCO3-SiO2掺杂对Sr0.44Ca0.08La0.48Fe11.3Co0.3O19-δ铁氧体微结构及磁特性的影响

采用传统氧化物陶瓷法制备Sr0.44Ca0.08La0.48Fe11.3Co0.3O19-δ铁氧体永磁材料,系统探究了CaCO3-SiO2组合添加对材料微结构及磁特性的影响.结果表明,适宜CaCO3-SiO2组合掺杂可促进烧结致密化,同时抑制晶粒长大,提高材料的剩磁Br和矫顽力Hc.在CaCO3掺杂量为0.5～0.9 wt％、SiO2掺杂量为0.25～0.40 wt％范围内,当CaCO3和SiO2掺杂量分别为0.6 wt％和0.3 wt％时,烧结样品晶粒分布均匀且致密,具有较优磁特性,剩磁、矫顽力、磁能积达到最大,分别为:Br=4120 G,Hcj=4031 Oe,Hcb=3677 Oe,(BH)max=4.19 MGOe.     

Sol-gel法合成La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ电解质及其电池性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了中温固体电解质镓酸镧La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)粉体材料.差式扫描量热重分析(DSC-TGA)以及X-射线粉末衍射(XRD)证实经1 250℃热处理3h后,LSGM粉体具有单一ABO3钙钛矿结构;能量散射X射线谱(EDX)检测结果表明粉体没有其他杂质元素;扫描电子显微镜法(SEM)和激光散射粒度分布分析表明平均粒径为0.9μm.采用LSGM作为电解质,阳极为Ni/GDC材料,阴极为LSCM/GDC材料,并用离心法成膜工艺组装成SOFC单电池,测量其输出特性和阻抗谱等性能.SEM表明在阳极支撑体上制备的37 μm厚的LSGM电解质膜高温烧结后与阳极的接触良好.单电池在800℃的最大功率密度为0.89 W/cm2,电化学测试表明电池开路电压高于1.0 V,说明sol-gel法合成的LSGM可以成功地应用于SOFC的电解质.     

Sol-gel法制备Bi3.25La0.75Ti2.94Nb0.06O12铁电薄膜及其性能研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)在p_Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备Bi3.25La0.75Ti2.94Nb0.06O12(BLTN)铁电薄膜,研究了BLTN薄膜的晶相结构、表面形貌、铁电性能、介电性能和C_V性能。结果表明:所制备的BLTN薄膜具有单一的层状钙钛矿结构,且为随机取向;高于650℃退火处理的BLTN薄膜表面平整致密;铁电性能测试显示较饱和的电滞回线;当退火温度为650℃时,其剩余极化Pr和Ec分别为24.6μC/cm2和96.8 kV/cm,明显优于Bi3Ti4O12(BIT)薄膜的铁电性能;室温下,当测试频率为10 kHz时,薄膜的介电常数为386,介电损耗为0.69%,具有良好的介电性能;C_V曲线为顺时针方向回滞,记忆窗口约为1.5 V,可以实现极化存储。     

改进埋烧法制备La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3电解质及其性能

采用改进埋烧法制备出高致密度和优异中温离子导电性能的La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3(LSGM)固体电解质。用X射线衍射、扫描电镜分析样品的物相和表面形貌,采用阿基米德排水法进行试样的密度测试,用交流阻抗技术研究样品的电性能。研究结果表明:在1 400 ℃以上烧结形成单一稳定的钙钛矿结构。随着烧结温度的提高和保温时间的延长,样品致密度增大,导电性能提高,在1 470 ℃烧结18 h的样品均达到最佳值,其相对密度为98%,在800 ℃时电导率达到0.11 S·cm-1。该体系电导率与温度的关系分区符合Arrhenius定律。     

共沉淀法合成La_(0.7)Sr_(0.3-x)Ca_xCo_(0.9)Fe_(0.1)O_(3-)及其性能表征

以金属硝酸盐、氨水为沉淀剂,采用化学共沉淀法合成了La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-"(简称LSCCF,x=0.05,0.10,0.15,0.20)粉料。借助差示扫描量热法-热重分析法(DSC-TG)、X射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)对600℃,800℃,1000℃热处理4h后LSCCF粉料的形成过程、晶体结构和粒度形貌进行了研究。实验结果表明,LSCCF粉料的形成过程分为4个阶段——脱水阶段、分解阶段、LaCoO3基氧化物形成阶段和LSCCF固溶体形成阶段;适宜热处理制度为800℃下保温4h,且制备出的LSCCF粉料为均一的钙钛矿结构。使用直流四极探针法测定了LSCCF样品在空气气氛下的电导率,发现该体系材料在600～800℃范围的电导率都超过了250S·cm-1,其导电机制符合p型小极化子绝热孔隙理论,且能够满足中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)阴极材料的要求。     

微粒溶胶-凝胶法制备Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2及其性能

以Ni(OAc)2·4H2O、Co(OAc)2·4H2O、Mn(OAc)2·4H2O、LiOH·H2O在水和乙二醇混合溶剂中形成微粒溶胶-凝胶来合成锂离子蓄电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2。通过粉末X射线衍射分析、循环伏安实验、充放电实验等方法研究的结果表明,形成的微粒溶胶-凝胶在480℃预烧4h后,再在空气中800℃保温16h,补锂量5%(摩尔比),所得产物形成稳定的α-NaFeO2型层状有序晶体结构,在2.0～4.4V间,以30mA·g-1的电流放电,首次放电比容量达168.2mAh·g-1,经过25次循环后,放电比容量还有162.5mAh·g-1,容量衰减3.4%,显示出较高的初始放电比容量和良好的循环性能。