La0．7Sr0．3Cu1-xFexO3-δ系阴极材料的制备与性能研究

采用固相法和EDTA-柠檬酸联合络合法制备了中温固体氧化物燃料电池La0．7Sr0．3Cu1-xFexO3-δ阴极材料，利用直流四探针和交流阻抗技术测试了材料的导电性能和电化学性能，结果表明加入Fe后材料的电导率有所降低，但在高温下仍然具有较高的电导率（〉100 S·cm^-1）。EDTA-柠檬酸联合络合法制备的试样比固相法合成的具有更高的电导率（在800℃时，EDTA-柠檬酸联合络合法制备的试样电导率为255 S·cm^-1，而固相法的为156S·cm^-1。）700℃时的复阻抗测试结果表明Fe的加入降低了La0．7Sr0．3CuO3-δ的极化电阻，其中La0．7Sr0．3Cu0.4Fe0.6O3-δ的极化电阻最小，为2．51Ω·cm^2。     

中温SOFC复合阴极材料的制备及性能

在La0.7Sr0.3Co0.95Cu0.05O3-δ中掺入不同比例的Ce0.8Sm0.2O1.9制成中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)复合阴极材料,对其进行晶体结构表征和高温电导率、热膨胀系数和阴极过电位测试.结果表明,Ce0.8Sm0.2O1.9的掺入不但有效地降低了La0.7Sr0.3Co0.95Cu0.05O3-δ阴极材料的热膨胀系数,而且Ce0.8Sm0.2O1.9掺入量为10%(质量分数,下同)的样品,其电导率高于La0.7Sr0.3Co0.95Cu0.05O3-δ,并且它在相同过电位下其阴极电流密度也大于其他样品.以其为阴极的SOFC单电池,在850 ℃最大短路电流密度达511 mA/cm2,最大输出功率密度为106 mW/cm2.     

EDTA-柠檬酸络合法制备阳极催化剂La0.7Sr0.3Cr0.87Y0.13O3-δ及热力学分析

采用EDTA-柠檬酸络合法制备固体氧化物燃料电池钙钛矿型耐硫阳极催化剂La0.7Sr0.3Cr0.87Y0.13O3-δ。采用TG-DSC对EDTA-柠檬酸络合法制备的阳极溶胶的热分解温度及晶相的形成温度进行分析;采用XRD和SEM等分析手段对烧结后的阳极粉末进行表征,并与尿素燃烧法制备的阳极粉末进行对比。再通过热力学软件计算分析阳极在H2S气氛中于一定氧分压(p(O2))和硫分压(p(S2))下的稳定性,对硫化前后阳极粉末的红外光谱进行对比分析,并对其耐硫性进行验证。结果表明:EDTA-柠檬酸络合法可以降低La0.7Sr0.3Cr0.87Y0.13O3-δ的烧结温度;La0.7-Sr0.3Cr0.87Y0.13O3-δ具有一定的耐硫性能,升高操作温度和增大氧分压可以提高其耐硫性,符合耐硫阳极的要求。     

La1/3Sr2/3Mn1-xFexO3(x=0,0.05)中电荷有序现象的超声研究

系统研究了La1／3Sr2／3Mn1-xFexO3(x=0，0．05)单相多晶样品在20--300K温区内的电荷输运性质和超声特性，结果表明，La1／3Sr2／3MnO3样品在235K存在明显的电荷有序现象，但是极少量的Fe取代Mn就会有效地抑制电荷有序现象的发生，伴随电荷有序现象的发生声速出现极大的软化，其相对变化超过5％，这表明La1／3Sr2／3Mn1-xFexO3中存在剧烈的电-声子相互作用，分析指出该电-声子耦合主要起源于Jahn-Teller效应。     

La0.7Ca0.3MnO3薄膜的微结构研究

利用ＴＥＭ研究了脉冲激光法（ＰＬＤ）制备的外延生长Ｌａ０．７Ｃａ０．３ＭｎＯ３薄膜的显微结构。结果表明，在近衬底处薄膜具有单一取向，随薄膜礅度增加，出现大量的微畴结构，此外，结合衍射与高分辨像（ＨＲＥＭ）观察确定了薄膜的结构不同于体材料的正交结构，而是具有单斜结构。     

碱土金属双掺杂钴铁酸镧的结构和电性能

应用共沉淀法合成了中温固体氧化物燃料电池刚极材料La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe01O3-δ(x=0.05,0.10,0.15,0.20)的粉料.采用XRD,SEM和直流四极探针法研究了其晶体结构和电导率随温度变化规律以及其与电解质Ce0.8Sm0.2O2的化学相容性.实验表明Ca2+和Sr2+双掺杂取代La3+进入晶格后,合成的粉料具有六角晶系钙钛矿结构;随着Ca2+含量x增加,La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ晶胞a轴方向缩短c轴方向拉长,晶胞体积减小且样品的电导率也在降低.随温度升高到490℃,电导率出现最大值,温度继续升高晶格氧逸出而导致电导率降低.400℃～700℃时,样品的电导率均高于450S/cm.当x=0.10和0.15时,其电导率基本相等且高于760 S/cm.合成的粉料与电解质Ce0.8Sm0.2O2具有良好的化学相容性.     

La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.2)Fe_(0.7)Nb_(0.1)O_(3-δ)电极应用于YSZ基对称SOFC性能研究

采用固相法合成了钙钛矿型氧化物La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.2)Fe_(0.7)Nb_(0.1)O_(3-δ)(LSCFN),并采用流延-丝印法制备了以8 mol%Y_2O_3稳定Zr O_2(YSZ)为电解质、Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(2-δ)(GDC)为隔离层、LSCFN同时为阴极和阳极的对称固体氧化物燃料电池。利用X射线衍射对电极材料进行了物相及化学相容性分析,用扫描电镜表征了对称电池的微观形貌。分别以湿H_2(3%H_2O)和湿CH_4(3%H_2O)为燃料气,空气为氧化气测试了单电池的电化学性能,并在850℃湿CH_4下进行了电池的稳定性测试。结果表明:LSCFN与GDC具有良好的化学相容性。以湿H_2和湿CH_4为燃料气的单电池在850℃时最大功率密度分别为254和105 m W/cm~2。在100 h的CH_4稳定性测试中性能无明显衰减,具有良好的稳定性。     

Gd1-xSrxCoO3-δ系阴极材料粉体的GNP法合成及表征

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成了GdSrCoO3-δ及Gd1-xSrxCoO3-δ(x=0.1～0.5),用TG-DTA、XRD、SEM等对产物形成过程及微结构进行了表征.钙钛矿的结构随着x的增大而转变为对称性更高的晶系,当x=0.4时由正交晶系转变为立方晶系,并给出了晶系转变的XRD证据.     

纳米晶La0.7Pb0.3FeO3的制备及其对CO敏感特性的研究

利用溶胶-凝胶法制备了纳米晶La0.7Pb0.3FeO3气敏材料,并对其相组成、电导及其对CO气敏性能进行了研究.XRD结果表明：掺铅固溶体La0.7Pb0.3FeO3仍为正交晶系钙钛矿结构,粒径约为17nm,低于纯相LaFeO3的粒径31nm。电导测鼍显示：该材料足P型半导体导电行为，电导大于同温度下纯相LaFeO3的电导，且电导突变温度有所降低。气敏性能研究表明：Pb掺杂对其CO气敏性能有了明显改善。     

Research on charge ordering and magnetic properties in La0.3Ca0.7Mn1-xWxO3 system

The perovskite manganite sample La0.3Ca0.7Mn1-xWxO3 （x = 0.08, 0.12） was prepared by the solid-state reaction method. The effect of W doping on the Mn site to La0.3Ca0.7MnO3 charge ordering phase and the changing process of magnetic properties were studied through the measurement of the M-T curve, M-H curves, and ESR curves of the sample. The results showed that when x = 0.08, the charge ordering （CO） phase exists in the system, the transition temperature Tco= 275 K, and the system exhibits PM when T 〉 275 K. The system transforms from spin-disordering paramagnetism to spin-ordering antiferromagnetism in the charge ordering state with the temperature decreasing from 275 K to 230 K. The long-range antiferromagnetism forms and AFM/CO states coexist between 230 K and 5 K. There is a little ferromagnetic component in the AFM/CO background in a low temperature range. When x = 0.12, the CO phase in the system has almost melted completely. There is a little remnant of the CO phase below 150 K. The system exhibits paramagnetism when T 〉 150 K and transforms from paramagnetism to ferromagnetism when T〈 150 K.     

低温燃烧法制备中温SOFC电池负极 NiO/Ce0.7La0.3O1.85复相粉体

以La(NO3)3、Ce(NO3)3、Ni(NO3)2和有机燃料为原料,采用低温燃烧法制备NiO/Ce0.7La0.3O1.85复合粉体,讨论了燃烧合成过程中氧化物与有机燃料的比率及点火温度对反应产物性质的影响.结果表明随着比率的增大,粉体的结晶性和比表面积增大.当氧化物与燃料的比例为21时,可成功合成结晶充分的粉体,但点火温度对粉体的影响不大.通过对粉体的SEM、TEM、表征,结果表明低温燃烧合成的NiO/Ce0.7La0.3O1.85粉体细小且分散均匀,比表面积达4.32m2·g-1,一次颗粒粒径为0.5μm～5μm.     

共沉淀法合成新型阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-σ

草酸共沉淀法合成了中温固体氧化物燃料电池（ITSOFC）新型阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-σ（BSCF）。XRD，DSC和SEM结果显示：经过900℃煅烧2h后，产物的钙钛矿结构已经初步形成，但由于晶化不完全，衍射峰强度相对较弱，且存在杂相；随着煅烧温度提高到1200℃后，产物中杂相消失，晶体结构转变为单一的立方型钙钛矿，颗粒大小基本在2μm～3μm；BSCF与Ce0．8Sm0．2O1．9（SDC）混合物（质量比1：1）在1000℃下热处理24h后未发现杂相，表明BSCF与SDC具有良好的化学相容性。     

柠檬酸法合成SOFC阴极粉体La_(1-x)Sr_xMnO_(3-δ)的研究

采用柠檬酸法制备了固体氧化物燃料电池钙钛矿型阴极粉体La_(1-x)Sr_xMnO_(3-δ)(0.1＜x＜0.5),研究了pH值、络合剂量、煅烧温度等各工艺参数对络合效果的影响.结果表明:pH值是关键因素,最佳pH值为3.乙二醇能很好地促进柠檬酸络合金属离子,同时适当增加柠檬酸量有利于金属离子的络合.制备阴极粉体La_(1-x)Sr_xMnO_(3-δ)的最佳实验条件为:pH值为3,添加乙二醇,柠檬酸与金属离子的摩尔比为2,煅烧温度为1000 ℃.     

自蔓延高温合成La0.7Sr0.3MnO3热处理工艺研究

研究了热处理温度、时间对自蔓延高温合成La0.7Sr0.3MnO3物相、形貌、晶粒度、抗弯强度、电导率的影响,结果表明,热处理可以有效消除自蔓延高温合成产物中的杂质相,且随着热处理温度的升高,产物中杂质相呈现减少的趋势,La0.7Sr0.3MnO3,粉末晶粒尺寸逐渐增大,但较高的热处理温度会使粉末烧结现象加重.热处理有助于提高SHS合成La0.7Sr0.3MnO3的导电性,当工作温度为800℃时,未经过热处理试样的电导率为42.5S·cm^-1,而经过800℃热处理试样的电导率达到48.3 S·cm^-1.     

固体氧化物燃料电池La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8-xScxO3-?阴极材料的晶体结构与电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成了Sc掺杂La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8-xSc_xO_3-δ(LSCFSc_x,x=0,0.04,0.08)阴极粉体,系统分析了LSCFSc阴极材料的晶体结构、表面元素化学形态、催化活性及电化学性能。XRD结果表明,LSCF为立方结构,Sc³⁺掺杂后LSCFSc阴极材料由立方相向六方结构转变。LSCFSc阴极材料的电导率随着Sc³⁺的掺杂而降低,在300～800℃温度范围内LSCFSc_0.08阴极样品的电导率仍大于100 S/cm。XPS结果表明Sc³⁺掺杂提高了LSCFSc阴极材料表面吸附氧(OAds)的含量,LSCFSc_0.08阴极材料在800℃测得的极化面电阻RASR为0.026Ω·cm²,相比LSCF阴极材料RASR降低了约87.7%,显著改善了LSCFSc阴极材料对氧气...     

Electrical properties of La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3 cathode material

The electrical properties of La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3 （LSCF, y=0-1.0） cathode materials were measured by DC four probes, X-ray photo-electron spectrum （XPS） was also introduced to determine the chemical state of Co, F.e ions in LSCF. It is found that the electrical conductivity of each sample has a maximum value with increasing temperature. XPS analysis shows that Co ion has three different chemical states, corresponding to two with Fe ion. The analyses indicates that the small-polaron hopping mechanism dominates the electron conduction at low temperature, while at high temperature, the three factors such as the thermally activated disproportionation of Co^3＋ ions into Co^2＋ and Co^4＋ pairs, the ionic compensation of oxygen vacancies formed at high temperatures, and Fe^4＋ ions charge compensation preferential to Co^4＋, all contribute to electrical conduction.     

La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3钙钛矿复合氧化物的结构与电学性能

采用固相反应法合成出La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3体系复合氧化物样品，XRD分析结果证实不同Co／Fe比例的样品中均形成菱形六面体钙钛矿结构，采用固相烧结法制备出致密的La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3体系陶瓷。研究结果表明，在室温到900℃温度范围内La0.4Sr0.4CoO3(y=0)的电导率随温度的增加而单调降低，其它Co／Fe比例样品的电导率随着温度的增加出现最大值，电导率达到最大值的温度随Co／Fe比例的降低而提高。在低温段，La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3体系的导电行为符合小极子导电机制，导电活化能随Co／Fe比例的降低而增加。     

La0.67Sr0.33Co1-xFexO3体系的输运行为

研究了Co位Fe掺杂对La0.67Sr0.33Co1-xFexO3体系的电输运性质和巨磁效应的影响.结果表明:电阻率在低掺杂(x≤0.1)时显示金属性输运行为,而在高掺杂(x=0.2,0.3)时则显示半导体行为.而且,Fe掺杂削弱了Tc处的MR峰值,但增加了低温下T≤Tc的MR值.La0.67Sr0.33Co1-xFexO3体系的磁电阻的起源可由外加磁场导致的自旋态转变来解释.     

Gd0.8Sr0.2CoO3阴极的甘氨酸-硝酸盐法制备及性能研究

为探索适于中温条件下使用的固体氧化物燃料电池的阴极材料,用甘氨酸-硝酸盐法(GNP法)制备了Gd0.8Sr0.2CoO3(GSC)阴极粉体,用X-ray衍射考察了GSC的成相温度.采用丝网印刷法将GSC沉积在(Sm2O3)0.2(CeO2)0.8(SDC)圆片上,制成对称阴极,在不同温度下烧结.用交流阻抗谱从500℃到750℃测量了GSC阴极和SDC电解质之间的界面电阻.结果表明,用甘氨酸-硝酸盐法制备的GSC粉体的成相温度比传统固相法降低了400℃～500℃;700℃时,GSC阴极的界面电阻仅为0.26 Ω·cm2.     

微波固相烧结制备La0．7Sr0．3-xCaxCo0．9Fe0．1O3-δ阴极材料及性能表征

以碳酸盐和氧化物为原料，采用微波固相烧结法制备了La0．7Sr0．3-xCaxCo0．9Fe0．1O3-δ（简称：LSCCF，x=0．05，0．10，0．15和0．20）粉料。用XRD和sEM对LSCCF粉料的晶体结构和颗粒形貌进行了研究。结果表明：微波固相反应在1200℃下烧结0．5h便可以形成密度为5．366g／cm^3，晶粒尺寸小于500nm钙钛矿结构的粉料。而常规固相反应法在1300℃下烧结7h只形成了密度为3．426g／cm^3，晶粒尺寸小于2000nm钙钛矿结构的粉料。电导率测量结果表明：随着烧结温度的升高和Sr^2＋含量的增加，LSCCF样品的电导率变大，600℃～800℃范围内微波烧结制备的La0．7Sr0．3-xCaxCo0．9Fe0．1O3-δ样品的电导率最小值为672S／cm。且高于常规固相烧结制备的相同组成样品的电导率最小值425S／cm。LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质的混合物在800℃下烧结10h后没有新相生成，表明LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质具有良好的化学相容性。