甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sm_xO_(1.9)电解质材料及其性能

采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成了中低温固体氧化物燃料电池(SOFCs)的电解质材料Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sm_xO_(1.9)(CYSO,x=0.0～0.20)。通过热重-差热分析(TG-DSC), X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及交流阻抗技术分析材料的性能.结果表明:初始粉体经700℃煅烧2 h后形成单相的结晶性能良好的具有萤石结构晶粒尺寸约为25 nm的CYSO纳米粉体,CYSO晶格常数随Sm掺杂量的增加而增大;CYSO纳米粉体烧结性能良好,在1400℃烧结5 h后样品的相对密度均超过95.0%。电化学性能研究表明Sm、Y共掺杂能改善CeO_2基电解质材料的性能,其中Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sm_xO_(1.9)在800℃时电导率高达0.050 S/cm,电导活化能低至0.386 eV。因此,甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成CYSO有利于降低烧结温度,提高纯度,改善电解质的性能。     

SOFC阴极材料La_(1.5)Ba_(0.1)Sr_(0.4)CoMO_(5+δ)的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法合成中低温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料La_(1.5)Ba_(0.1)Sr_(0.4)CoMO_(5+δ)(M为Co、Cu、Fe、Ni)(LBSCM),通过X射线衍射(XRD)、热膨胀系数(TEC)测试、扫描电镜(FESEM)、直流四电极法对材料的微观结构及电性能进行研究。XRD分析结果表明,溶胶-凝胶法制备的LBSCM均为双钙钛矿结构,阴极粉体颗粒大小较均匀、致密度较高。利用直流四电极法测试了阴极材料LBSCM的电导率,结果表明,在测试温度400～800℃下,LBSCM(M=Fe)导电机制符合小极化子导电理论,而LBSCM(M为Co、Cu、CuFe)电导率随着测试温度的升高逐渐减小,表现为类金属导电机理,其中电导率最大的是LBSCM(M=Co),在400℃达到了1 204 S/cm。热膨胀系数研究结果表明,掺杂Cu、Fe、Ni的LBSCM阴极材料热膨胀系数均明显降低。     

纳米粉体(CeO_2)_(0.9-x)(GdO_(1.5))_x(Sm_2O_3)_(0.1)的溶胶-凝胶低温燃烧合成

采用溶胶 -凝胶法与低温燃烧法相结合 ,合成了 (CeO2 ) 0 .9-x(GdO1 .5 ) x(Sm2 O3) 0 .1 系列粉体 .结果表明 :由硝酸盐与柠檬酸混合形成的凝胶 ,可在较低温度 (2 0 0～ 3 0 0℃ )点火并燃烧 ,其火焰温度达 90 0℃以上 .经TEM ,XRD测试 ,燃烧后即直接形成了粒径为 2 0～ 3 0nm ,具有萤石结构的单相粉体 ,由该粉体制备的固体电解质在中温下电导率为 5 .8× 10 - 2 S/cm ,组装的单个H2 -O2 燃料电池最大功率密度达 70mW /cm     

纳米粉体（CeO2）0.9—x（GdO1.5）x（Sm2O3）0.1的溶胶—凝胶低温燃烧合成

采用溶胶-凝胶法与低温燃烧法相结合,合成了(CeO2)0.9-x(GdO1.5)x(Sm2O3)0.1系列粉体.结果表明由硝酸盐与柠檬酸混合形成的凝胶,可在较低温度(200～300℃)点火并燃烧,其火焰温度达900℃以上.经TEM,XRD测试,燃烧后即直接形成了粒径为20～30nm,具有萤石结构的单相粉体,由该粉体制备的固体电解质在中温下电导率为5.8×10S/cm,组装的单个H2-O2燃料电池最大功率密度达70mW/cm.     

低温燃烧合成YAl_(1-x)Cr_xO_3红色颜料

以硝酸盐-尿素为反应体系,采用低温燃烧法(LCS)制备了YAl1-xCrxO3红色陶瓷颜料。通过研究硝酸盐与尿素的摩尔比、溶液pH值、加热温度等主要工艺参数,得出了凝胶形成的最佳条件,并进一步研究了煅烧温度对YAl1-xCrxO3红色陶瓷颜料形成的影响及颜料的呈色机理。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、分光测色仪对颜料粉体进行了表征。结果表明:与固相反应法及共沉淀法比较,低温燃烧法可在较低温度(1100℃)下合成单相的YAlO3。     

固体氧化物燃料电池阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_(0.7)Co_(0.2)Cu_(0.1)O_(3-δ)的制备与性能

采用溶胶-凝胶法、固相法、共沉淀法制备La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_(0.7)Co_(0.2)Cu_(0.1)O_(3-δ)(LSFCC)阴极材料,通过热重-差热分析(TG-DTA)、热膨胀系数(TEC)、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结果表明:不同方法制备的LSFCC均为单一的钙钛矿结构,并且与电解质SDC在煅烧的过程中未发生反应,具有良好的化学稳定性。溶胶-凝胶法制备的阴极粉体粒径最小、颗粒大小均匀、结晶度高。在空气气氛下采用流四电极法测试了阴极材料LSFCC的电导率,研究结果表明:在测试温度400~800℃条件下,溶胶-凝胶法与共沉淀法合成阴极材料LSFCC的导电机制为小极化子导电理论,而固相法制得的LSFCC电导率随着测试温度的升高先增大后减小,表现出类金属导电机理。最大电导率为溶胶-凝胶法制得的LSFCC,在800℃达到了691.71 S/cm。热膨胀系数研究表明:不同方法制备的LSFCC阴极样品与电解质SDC相匹配。     

溶胶-凝胶低温燃烧合成法制备Sm0.15Gd0.05Ce0.8O1.9纳米粉体

采用溶胶-凝胶与低温自蔓延燃烧相结合的方法合成了纳米级超细Sm0.15Gd0.05Ce0.8O1．9粉体，选用的合成体系有：柠檬酸-硝酸盐，甘氨酸-硝酸盐，EDTA络合-硝酸盐等方法。对所合成粉体进行了XRD，TEM及激光Raman光谱仪(laser Raman spectroscope，LRS)检测，研究了不同方法制备的粉体的结构及晶相。结果表明：XRD和LRS相结合能较好地表征固溶体的结构和纯度，几种方法合成的粉体为纯度高的掺杂氧化铈固溶体，晶粒尺寸较均匀，但分散性差。影响最终合成的超细粉体粒径的因素有：有机络合剂的种类、性质，有机络合剂与总金属阳离子比例及形成掺杂固溶体所需的温度。     

GDC纳米粉体的烧成温度对其电导率的影响

采用甘氨酸燃烧法制备GDC(10 mol%的Gd_2O_3掺杂的CeO_2)纳米粉体,研究了不同烧结温度对GDC烧结体的电性能的影响。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和交流阻抗(EIS)测试,实验结果标明:采用甘氨酸能合成GDC纳米粉体在1250℃下烧结3 h均能得到相对密度达到97.0%的GDC烧结体。随着温度升高,GDC烧结体的晶粒长大明显,小孔洞数量减少,孔径增大,电导率降低,氧离子活化能增大。曲线拟合发现三种烧结温度下烧结的GDC电解质氧空位从团簇中解离成为自由氧空位的温度点温度点为550℃。     

Al_2O_3掺杂方式对Ce_(0.8)Sm_(0.2)_(1.9)电解质结构和性能的影响

研究了Al_2O_3掺杂方式对Ce_(0.8)Sm_(0.2)_(1.9)(SDC)材料性能的影响。用XRD、SEM、XEDS和热膨胀系数仪等检测手段对样品的晶体结构、力学、热学、显微结构和微区元素进行检测分析。结果表明:采用低温燃烧一步合成法制备的样品其力学性能、烧结性和离子电导率均优于采用铝溶胶直接添加法所制备的样品,其主要原因在于铝溶胶直接添加法会在SDC材料中产生残留Al_2O_3,并富集在晶界处形成晶界夹杂,阻碍了氧离子迁移。     

溶胶-凝胶法合成La_(0.2)Sr_(0.7)TiO_3材料及表征

钛酸锶(SrTiO_3)基材料作为新型固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料,有化学稳定性好、与电解质的热膨胀匹配性好、抗毒性强等优点。在A(Sr)位掺杂变价金属可有效提高其高温电导率并保有其各项优点。研究了A位掺杂La并带有晶格缺陷的SrTiO_3材料——La_(0.2)Sr_(0.7)TiO_3(LST)的合成,选择了溶胶-凝胶法作为LST的合成方法,并探讨了溶胶pH值、不同柠檬酸(CA)/金属离子(M)摩尔比对LST成相的影响;通过XRD分析,得到了pH=4~9、n(CA)∶n(M)1.3∶1.0时才能最终烧结反应成为纯相的钙钛矿结构LST的结论;对合成的LST粉末进行了微观形貌表征。     

Ce改性0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1SrBi_2Nb_2O_9铋层状铁电陶瓷结构与性能

采用固相法制备了CeO_2掺杂改性的0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1SrBi_2Nb_2O_9(BIT-SBN)铋层状铁电陶瓷材料。系统研究了CeO_2掺杂对BIT-SBN基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响。结果表明:所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构,样品的晶粒尺寸随着CeO_2掺杂量的增加而逐渐增大,并且沿a-b面的生长速度明显大于沿垂直c轴方向的生长速度;BIT-SBN基陶瓷的压电性能随着CeO_2的掺杂而显著提高,损耗明显降低。当CeO_2掺量为0.75 wt%时,样品具有最佳的电性能:压电常数d_(33)=28 pC/N,介电损耗tanδ=0.20%,机械品质因数Q_m=3015,居里温度T_C=595℃;并且此时样品具有良好的热稳定性,在高温器件领域具有一定的应用潜能。     

自蔓延低温燃烧-溶胶凝胶合成Ce0.8Sm0.2O1.9及烧结性能

用甘氨酸作还原剂、硝酸盐作氧化剂,采用溶胶-凝胶与自蔓延低温燃烧相结合的方法制备了超细Ce_0.8Sm_0.2O_1.9 (SDC)固溶体,对所合成的粉体分别采用XRD、SEM和BET法进行了表征。结果表明,600℃焙烧产物是具有较高相纯度的单一立方相萤石型结构固溶体,根据XRD估算晶粒度为13～30 nm。甘氨酸与金属硝酸盐(G/N)摩尔比对粉体的微观形貌和烧结性能有很大影响, 当G/N相似文献   

固体氧化物燃料电池铈基电解质的制备与表征

本文采用溶胶-凝胶低温燃烧合成法制备了SDC电解质材料,以热重差热仪检测了粉末的处理情况;并用X射线衍射仪(XRD)对产物的微观结构进行了表征,采用四端子法检测了不同组成电解质片的电导率值。结果表明电解质片的电导率值随着温度升高呈上升的趋势。且在500℃-800℃时Ce0.8Sm 0.16Gd0.04O 1.9的电导率值为0.017-0.102S/cm,适宜作为中低温固体氧化物燃料电池的电解质材料。     

中温固体氧化物燃料电池阴极材料LaFe1-xCuxO3-δ的制备与性能研究

采用柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法合成了LaFe1-xCuxO3-δ(LFC)阴极粉体和Gd0.1Ce0.9O2-δ(GDC)电解质粉体,构建了对称固体氧化物燃料电池LFC/GDC/LFC。利用X射线衍射法(XRD)研究LFC材料的物相结构以及与电解质GDC的化学相容性,采用直流四端子法测试了阴极的电导率,采用交流阻抗法记录界面极化行为,通过扫描电子显微镜(SEM)观察对称电池的断面微观结构。结果表明:合成的LFC粉体(x≤0.2)均呈现单一的钙钛矿结构,且与电解质GDC在低于900℃具有良好的化学相容性;B位掺杂Cu元素能够提高阴极材料的电导率,700℃左右在x=0.2时其电导率最大为104 S·cm-1;极化阻抗随着Cu2+掺杂量的增加而减小,x=0.2时在750℃空气气氛下的电极与电解质间的极化阻抗Rp最小为0.237Ω·cm2。     

La1.9Ba0.1Mo1.9Al0.1O8.8电解质材料的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了电解质材料La1.9Ba0.1Mo1.9 Al0.1O8.8(LBMA),通过热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)等方法对样品进行测试研究.研究表明干凝胶经700℃煅烧处理即可得到立方相氧化物LBMA,煅烧后的粉体为分散性较好的球形纳米颗粒,平均粒径约为35 nm.SEM分析和致密度研究表明溶胶-凝胶法制备的粉体具有良好的烧结性能,在1100℃烧结2h能得到相对密度高于98％的致密的陶瓷烧结体.电化学性能研究表明LBMA具有较高的离子电导率,1100℃烧结的LBMA电解质在800℃时电导率达到17.87 mS/cm,电导活化能为1.22 eV,其有望应用于中低温固体氧化物燃料电池.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的产业化工艺研究

通过共沉淀法在体积为200 L的密闭反应釜内采用连续工艺合成具有类球形形貌的层状前驱体Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2,解决了间歇式生产工艺存在的效率低、批次稳定性差等问题。研究了合成过程中搅拌方式、反应温度、pH和络合剂用量对前驱体振实密度的影响,确定了最佳工艺条件。利用前驱体与Li OH·H2O通过高温固相反应合成LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的晶体结构和形貌进行表征,通过充放电测试研究材料的电化学性能。通过XRD分析可知该材料为典型的六方晶系a-Na FeO_2结构;SEM测试发现产物粒子是由300~800 nm的一次小晶粒堆积形成的二次类球形粒子。电化学测试表明,在2.5~4.3 V电压范围内,在0.2 C倍率下首次放电容量和库仑效率分别为184.1 m Ah/g和85.9%,20次循环后容量为166.3 m Ah/g,保持率达到90.3%。     

CuCe_(1-x)Mn_xO_y复合氧化物催化氧化碳烟颗粒性能的研究

利用反向共沉淀法合成CuCe_(1-x)Mn_xO_y复合氧化物催化剂,X射线衍射分析(XRD)和拉曼(Raman)表征结果表明,反向共沉淀法可以将Cu、Mn离子在CeO_2晶格中有效掺杂并形成晶体粒径较小的固溶体。程序升温还原(H_2-TPR)与X射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,Cu、Mn、Ce之间存在强相互作用,有效提升了氧化物的氧化还原性能。所合成的CuCe_(1-x)Mn_xO_y复合氧化物系列催化剂在碳烟颗粒催化氧化中均表现出良好的反应活性,其中CuCe_(0.8)Mn_(0.2)催化剂表现出最佳活性,T_(50)仅为354℃,并且在循环测试中也基本保持稳定。     

Fe掺杂对La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(1-x)FexO_3催化剂同时净化NO和碳烟活性规律研究

采用柠檬酸-EDTA络合法制备了纳米钙钛矿催化剂La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(1-x)FexO_3,催化剂具有较好的同时去除NO和碳烟(soot)催化活性,其中La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(0.7)Fe_(0.3)O_3展现出最佳的催化活性,其在380.0℃时NO转化率为32.5%,soot最大燃烧速率温度(T_m)为368.5℃。H_2-程序升温还原(H_2-TPR)和NO-程序升温脱附(NO-TPD)结果表明,Fe掺杂能显著提高催化剂低温还原性能、表面氧物种活性及NO吸附性能,这有利于其改善催化活性。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Fe掺杂能增加催化剂表面吸附氧浓度和高价离子(Co~(4+)),这对提高催化氧化能力至关重要。采用颗粒物捕集器(DPF)作为载体涂覆CeO_2涂层用于负载La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(0.7)Fe_(0.3)O_3催化剂进行柴油机台架实验,结果表明该催化剂具有较好的同时去除NO_x和soot催化活性,最大NO转化率为23.0%,T_m为341.0℃,表明Fe掺杂对提高催化活性至关重要。     

新型陶瓷连接材料(Pr0.5Nd0.5)0.7Ca0.3CrO3–δ–Sm0.1Gd0.1Ce0.8O1.9的制备与性能

采用络合燃烧法制备(Pr0.5Nd0.5)0.7Ca0.3CrO3–δ(PNCC)–Sm0.1Gd0.1Ce0.8O2–δ(SGDC)复合陶瓷连接材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对烧结体的物相和微观结构进行了表征,采用四端探针法测量电导率。结果表明:PNCC和SGDC在高温烧结时具有稳定的物相和良好的化学相容性,SGDC掺杂量为5%(质量分数)的样品,在1400℃烧结5h,相对密度高达97.1%;700℃时,烧结陶瓷体在空气和氢气气氛中的电导率分别为47S/cm和4S/cm;室温至1000℃范围内,样品的热膨胀系数为10.4×10–6K–1,与中温电解质的热膨胀系数接近,说明SGDC掺杂的PNCC体系有望成为良好的中温固体氧化物燃料电池复合连接材料。     

液相燃烧法合成CuCrO_2及其与WO_3复合后的光催化产氢性能

以硝酸铬和硝酸铜为原料兼氧化剂,甘氨酸、乙二醇和尿素为还原剂,采用液相燃烧法合成CuCrO2,并将其与n型半导体物质WO3复合后得到的(CuCrO2-WO3)复合催化剂用于光催化产氢实验。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜、紫外–可见漫反射光谱(UV-vis DR)及光催化活性测试,考察了燃烧剂类型和用量对合成CuCrO2的物相组成、微观形貌、吸光性能和光催化性能的影响。结果表明:采用甘氨酸为燃烧剂,且甘氨酸与金属离子的摩尔比为1.4:1的条件下制备的CuCrO2性能较优,其粒径较小,分散均匀;其复合后的催化剂(CuCrO2-WO3)光催化产氢活性较高。探讨了燃烧法合成CuCrO2时物质的转化过程。XRD分析表明,硝酸盐与燃料经剧烈燃烧反应主要得到小颗粒的Cu2O和Cr2O3,后经固相反应制得较为理想的CuCrO2晶体颗粒。