La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜的制备及其电学性能

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）和SiO2衬底上溅射＜薄膜，测试了不同工艺制备的La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜样品的XRD谱和电导率。分析了薄膜表面微结构以及电学性能。结果表明：在YSZ衬底上生长的La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜随着热处理温度的升高取向增强，当薄膜经过750℃热处理后结晶度最好；各样品直流电导率在低温段的Arrhenius曲线近似为直线，表明材料的导电行为符合小极化子导电机制；交流电导率在低频段（＜100kHz）电导率主要是靠晶界导电贡献的，而在高频区（＞100kHz），样品对交流电响应更加明显，电导率主要是靠晶粒导电贡献的。     

溶胶凝胶法合成La0.5Sr0.5Co0.8Mn0.2O3-δ钙钛矿及其催化性质

采用溶胶凝胶煅烧法合成了La0.5 Sr0.5 Co0.8 Mn0.2 O3-δ纳米粉,通过X射线衍射、电子显微镜、X射线光电子能谱和碘定量滴定等测试方法对合成物进行了表征,并以四溴双酚A为模型污染物,考察其催化性能.结果表明,合成的纳米La0.5 Sr0.5 Co0.8 Mn0.2 O3-δ具有钙钛矿R-3c结构,平均晶粒尺寸为40～70 nm.与通氮气煅烧的样品相比,弱氧化煅烧样品的非化学计量氧浓度适中,钙钛矿结构中B位离子平均价态相对较稳定,其催化性能较强且相对较稳定,可再生循环使用四次.     

离子束溅射La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜的XRD和XPS研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）和铝酸镧（LaAlO3）上溅射RE0.5Sr0．5CoO3-δ薄膜，测试了薄膜的XRD、XPS谱、分析了表面微结构及化学状态。实验表明。随着热处理温度的升高。La0．5Sr0．5CoO3-δ薄膜在YSZ和LaAlO3上生长时有取向增强的趋势，并且晶粒度增大，晶格氧减少。氧空位增加。氧输运性能提高。当热处理温度为750℃时薄膜结晶度最好，晶粒度最大，氧输运性能最好。     

阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ的制备和性能

用共沉淀法合成了具有单一的立方型钙钛矿结构的新型阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ,研究了材料的电导率和热膨胀系数与温度的关系.结果表明,前驱体在1100℃煅烧3 h后形成具有单一的立方型钙钛矿结构尺寸小于1 μm的Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ粉末;在500～600℃致密材料的电导率高于100 S/cm,热膨胀系数随着温度的升高从13.62×10-6逐渐增大到18.75×10-6,当温度超过700℃后急剧增大.致密材料热膨胀系数在高温下剧增的主要原因是材料中比较大的氧损失.     

Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ阴极材料的制备与性能

氢氧根共沉淀法合成了阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF).利用XRD、SEM、EDX和DSC/TG等技术研究了前驱体不同温度煅烧后的晶化行为,考察了BSCF材料的电导率和热稳定性能.结果表明,前驱体在1173K下煅烧2h,产物为单一的立方型钙钛矿相结构,粒径在1mm以下;当煅烧温度升至1273K,产物的组成配比为Ba0.48Sr0.52Co0.78Fe0.19O3-δ,但粉末之间发生烧结.空气中,BSCF支撑体的电导率在773～1073K之间均在120S/cm以上.材料在1183K时发生相转变,相变焓为49.47J/g,但材料在673～1273K仍显示了较好的热稳定性.     

In2O3基酒敏材料的催化及气敏性能

采用微反-气相色谱联用装置和气敏性能测试设备,系统评价了不同粒径、不同掺杂的Ia2O3材料对乙醇的催化、气敏性能.研究表明,采用纳米材料可将乙醇灵敏度由6.0提高到16.0,掺杂碱性金属氧化物将灵敏度提高到14.0;掺杂贵金属可大幅度提高材料对乙醇的催化活性,但降低对乙醇的灵敏度.材料的气敏性能和催化性能存在密切的联系,浅析了材料对乙醇的敏感机理.     

质子导体固体氧化物燃料电池的PrBa0.5Sr0.5Cu2O6-δ复合阴极材料

采用柠檬酸盐燃烧法制备了无钴双钙钛矿氧化物PrBa_(0.5)Sr_(0.5)Cu_2O_(6-δ)(PBSC)粉体,探究其作为质子导体固体氧化物燃料电池(H-SOFCs)阴极材料的可行性。研究了它与质子导体电解质BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3-δ)(BZCY)之间的化学相容性,分析了单相阴极PBSC、复合阴极PBSC-BZCY与电解质之间的热匹配性,并测试了单电池的电化学性能。结果发现,以PBSC为阴极、NiO-BZCY为阳极、BZCY为电解质的单电池在750℃时的最大功率密度为230 mW·cm~(-2),表明PBSC可作为H-SOFCs的阴极材料。而以PBSC-BZCY为阴极的单电池在750℃时的最大功率密度高达669 mW·cm~(-2)。复合阴极电池性能的大幅提高主要与阴极反应从单相阴极/电解质界面扩展到复合阴极电池的整个阴极区域,大幅降低电池电阻有关。PBSC-BZCY复合阴极在H-SOFCs中的应用具有较好的前景。     

基于正交试验的La_2O_3掺杂SnO_2气敏传感器的研究

以SnO2纳米粉和La2O3纳米粉为原料,采用高能球磨技术,结合正交试验设计,制备了经过高能球磨的纯SnO2纳米粉体和掺杂适量La2O3的SnO2纳米粉体。利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺,制备了纯SnO2厚膜气敏传感器及掺杂一定量La2O3的SnO2厚膜气敏传感器。并对其本征电阻及其对乙醇、汽油、丙酮、氢气和CO等气体的敏感特性进行了测试。结果表明各因素对综合气敏性能影响的显著性水平由大到小依次为La2O3掺杂浓度〉烧结时间〉老化时间〉烧结温度。同时,通过分析还得到了最佳组合工艺。La2O3掺量为5%（质量分数）,烧结时间为2h,老化时间为7d,烧结温度为650℃条件下制备的气敏元件的综合气敏性能最好,其中对1.0×10-3乙醇蒸气的灵敏度达107.2,对相同浓度的干扰气体的选择性分别为S乙醇/S汽油=11.3,S乙醇/S丙酮=9.1。     

掺杂对Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ阳极材料电化学性能影响研究进展

固体氧化物燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的清洁、高效的能量转化器件.传统的金属陶瓷阳极材料存在碳沉积、硫中毒和氧化还原循环稳定性差等缺点,限制了其商业化应用.为了改善金属陶瓷阳极在实际应用中遇到的问题,近年来混合电子-离子导体的钙钛矿陶瓷阳极得到了长足的发展.其中,结构组成为Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ的阳极材料具有较好的稳定性、较高的电导率、合适的热膨胀系数和优异的电化学性能,因而被广泛研究,特别是元素掺杂.本工作根据钙钛矿ABO3可掺杂的位置,分别从A位、B位和O位掺杂进行讨论,总结了各元素掺杂和掺杂量对Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ的容忍因子、晶体结构、稳定性、电导率、热膨胀系数和电化学性能等的影响.这些掺杂策略为改性Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ钙钛矿阳极提供了新颖的思路,此思路也可用于改性其他同类钙钛矿阳极材料.最后总结了Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ和典型钙钛矿陶瓷阳极材料的发展方向:一方面可通过阴离子掺杂和共掺杂策略进一步提高钙钛矿陶瓷阳极材料的性能;另一方面可采用密度泛函理论进一步阐明元素掺杂的作用机制.     

新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ的制备

碳酸共沉淀法合成了新型中温固体氧化物燃料电池（ITSOFC）阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ（BSCF）.利用XRD、DSC、TG、SEM和EDX等手段研究了不同煅烧温度对产物相结构、形貌和成分的影响.结果表明,前驱体经过1000℃煅烧2h后,产物形成了钙钛矿结构,但存在少量BaO或SrO杂相.随着煅烧温度提高,产物中的杂相逐渐消失,产物的晶体结构在1180℃条件下转变为单一的立方型钙钛矿结构,其化学组成为Ba0.51Sr0.49Co0.72Fe0.19O3-δ,而且颗粒均匀,基本在10 μm以下.     

WO3基低浓度NO2气敏传感器的研究

分别采用改进前后的溶胶-凝胶法制备WO3纳米材料,制作成直热式球形气敏元件,对低浓度的NO2气体进行测试.结果表明,改进后的溶胶-凝胶法制备的WO3材料,粒径小,表面疏松,对低浓度甚至极低浓度的NO2气体有很好的灵敏度,响应恢复时间很快,选择性好,而且所有元件都在较低的工作电压下有最高的灵敏度,说明工作温度低有利于降低功耗.     

溶胶-凝胶法纳米WO3材料的合成、表征及气敏性能

采用溶胶-凝胶法制备了一系列掺杂有SiO2的WO3纳米粉体,通过TEM、XRD等分析手段对产物粉体的粒度、晶相结构进行了表征,测试了材料的气敏性能,探讨了煅烧温度、掺杂量、工作温度对材料气敏性能的影响。结果表明：适量SiO2的掺杂有利于提高WO3对NO2气体的灵敏度,其中掺杂量为3％（质量分数）的气敏元件在较低的工作温度下气敏性能突出。     

La3+掺杂Co0.5Ni0.5(Fe0.5Cr0.5)2O4尖晶石红外辐射材料的研究

用固相合成法制备La3+掺杂Co0.5Ni0.5(Fe0.5 Cr0.5)2O4尖晶石体系红外辐射材料,并通过DTA-TG、XRD和IRE-2型红外辐射测试等方法研究了材料的结构特征与红外辐射性能的关系,结果表明:随着La3+含量的增加,La3+以不同的形式进入Co0.5Ni0.5(Fe0.5 Cr0.5)2O4体系中,当La2O3掺杂浓度为5%(质量分数)时,样品的法向全波段辐射率达到0.91.     

NiO/In2O3纳米复合材料的制备及气敏性能研究

采用水热法结合水浴法制备出了NiO/In2O3纳米复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等对其微观形貌和晶相进行表征分析。表征结果表明,制备所得In2O3纳米微球直径为200~300 nm,其表面均匀包覆厚度约为20 nm的NiO纳米片。气敏测试结果表明,基于NiO/In2O3异质结纳米复合材料的气体传感器对甲醛的最佳工作温度为220℃;在最佳工作温度下,对浓度为1×10^-5的甲醛气体响应可达到20,响应/恢复时间分别为4 s/16 s,且具有较好的重复性和选择性。最后,对分级结构及p-n异质结对其气敏机理进行了探讨。     

a-Fe2O3基纳米陶瓷制备的CO气敏元件

报道了本课题组对α-Fe2O3基纳米陶瓷制备的CO气敏元件的中试工作,结果表明中试批量制得的元件能耗低、对CO有高的灵敏度、良好的选择性及稳定性,制件的成品率较高、成本低.现正着手准备工业规模生产.     

In2O3的掺杂及气敏性能研究

较为详尽地论述了n型半导体材料In2O3的掺杂情况,并就不同金属氧化物掺杂引起的气敏性能作了简单的分析,发现不同的金属氧化物掺杂对NO2、O3及一些还原性气体的灵敏度有不同程度的提高,改善了In2O3的气敏性能,同时还探讨了In2O3对不同气体(H2、H2S、NO2、O3,Cl2、C2H5OH)的敏感机理.     

La0.6M0.4Fe0.8Cr0.2O3-δ(M=Ca、Sr、Ba)的制备、表征及电性能

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)制备了纳米尺寸的La0.6M0.4Fe0.8Cr0.2O3-δ(M=Ca、Sr、Ba)系列粉体.BET测试表明,合成粉体的比表面积>20m2·g-1;XRD结果显示,GNP法合成粉体在燃烧阶段物相已初步形成,La0.6Ca0.4Fe0.8Cr0.2O3-δ(LCFC)初粉经850℃热处理2h即转变为简单立方钙钛矿结构的纯相产物,1100℃下烧结体的相对密度即达95%,La0,6Sr0.4Fe0.8Cr0.2O3-δ(LSFC)、La0.6Ba0.4Fe0.8Cr0.2O3-δ(LBFC)初粉为双相结构,两者在低温段的烧结活性较LCFC差,1300℃以上相对密度接近95%.四端子法电导测试表明,掺杂样品的电导率较LaFeO3高2个数量级以上,700℃以下三者的电导率随温度的变化符合小极化子导电机理;800℃下LCFC的电导率>50S·cm-1,预示其可能成为IT-SOFC有实际应用前景的阴极材料.     

纳米La2O3／TiO2复合薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法在陶瓷基体上制备了纳米La2O3／TiO2复合薄膜。利用XRD研究了La2O3不同复合量对纳米TiO2晶型转化的影响，利用SEM研究了Al2O3底膜对La2O3／TiO2复合薄膜形貌的影响，利用亚甲基兰溶液紫外光降解实验研究了La2O3／TiO2复合薄膜的光催化性能．结果表明：复合0．5％（物质的量）La2O3的TiO2干凝胶经850℃煅烧后仍为锐钛矿（64％（质量分数））占主导的混晶结构，平均粒径在10nm左右；当Al2O3底膜和La2O3／TiO2复合薄膜的厚度分别为4层和3层时，经850℃煅烧后，复合薄膜致密且无微裂纹出现，而且具有佳的光催化性能．     

电沉积-热解法制备Cr2O3薄膜及其抗高温氧化性能

Cr2O3薄膜具有保护性,采用电沉积-热解法制备还未见报道.采用电沉积-热解法在304不锈钢表面制备Cr2O3薄膜,并将其于900℃高温氧化100 h,研究了电沉积溶液[Cr(NO3)3酒精]浓度、沉积电压对Cr2O3薄膜抗高温氧化性能的影响,分析高温氧化样的组织结构.结果表明:电沉积-热解法制备的Cr2O3薄膜显著提高了304不锈钢的抗高温氧化性能;沉积电压为25 V,电沉积溶液浓度为0.10 mol/L条件下制备的Cr2O3薄膜抗高温氧化性能最佳.