添加PdO组分对CuO/Ce0.8Zr0.2O2催化剂NO-CO反应性能的影响

选用Ce0.8Zr0.2O2复合氧化物作为载体,考察了添加少量PdO组分对CuO/Ce0.8Zr0.2O2催化剂的NO-CO反应性能的影响,并用CO-TPR和XRD对其影响因素进行了初步探讨.实验结果显示,添加少量PdO组分不但提高了催化剂的NO-CO反应活性,而且降低了产物的N2O选择性.添加PdO组分的最大作用是促进了CuO/CZ催化剂中CuO微粒在CZ载体表面的分散,使载体表面的NO-CO反应活性位增多,同时极大地提高了催化剂的抗高温烧结能力.

负载型燃烧催化剂La0.8Ce0.2CoO3／Ce0.8Zr0．2O2制备及性能研究

以复合氧化物La0.8Ce0.2CoO3为活性组分,Ce0.8Zr0.2O2固溶体为载体,采用柠檬酸络合法制备出负载型燃烧催化剂La0.8Ce0.2CoO3/Ce0.8Zr0.2O2。用XRD、BET和SEM对其进行表征,考察了焙烧温度、反应时间、反应温度及H2S存在对催化剂活性的影响。结果表明,载体表面形成了均一的钙钛矿相;该负载型催化剂对二甲苯完全氧化反应具有较高的催化活性,有良好的热稳定性、操作稳定性和强的抗H2S毒化能力。这可能是载体与负载组分之间密切的协同作用所导致。

固溶体Ce0.8Pr0．2O2-δ的合成及性质研究

利用溶胶-凝胶方法合成了Ce0.8Pr0．2O2-δ固溶体，XRD结果表明，经200℃焙烧就已经形成立方萤石结构固溶体，晶粒尺寸为8．1nm，随焙烧温度的升高，晶粒尺寸增大。X射线光电子能谱（XPS）结果表明，样品中存在氧离子缺位，铈离子主要为Ce^4＋离子，镨离子以混合价态Pr^3＋和Pr^4＋存在。固溶体Ce0.8Pr0．2O2-δ的拉曼谱（Rarnan）观察到4个峰，458和1140cm^-1峰为特征F2g振动谱带，较宽的570和187cm^-1峰对应氧离子缺位及引起的不对称振动。交流阻抗谱表明固溶体Ce0.8Pr0．2O2-δ在600℃时的电导率为1．44×10^-3S·cm^-1，活化能为Ea=0．67eV（650～800℃），Ea=0．91eV（400～600℃）。

TiO2掺杂Ce0.8Sm0.2O1.9材料的制备与表征

通过凝胶浇注法制备了TiO2掺杂量为0-15％（摩尔分数）的T1O2-Ce0.8Sm0.2O1.9（TixCe0.8xSm0.2O2-y，TSDC）粉体。采用X射线衍射、透射电镜对所得粉体的相组成和颗粒形貌进行了测试分析，考察了粉体的烧结性能。此外，还测定了不同组成TSDC烧结体在空气和氢气气氛中的电导率。研究结果表明：凝胶浇注所得干凝胶在较低温度（500℃）下煅烧后，TiO2和Sm2O3即能完全固溶进CeO2晶格中，形成具有单一立方相结构和纳米粒度的TSDC粉体，且粉体粒径随TiO2掺杂量的增加而增大。上述粉体具有较高的烧结活性，其成形压坯在1400℃烧结后，相对密度可达95％以上。此外，测试气氛对TSDC材料的电导率有明显的影响，在空气中，随着TiO2掺入量的增大，TSDC材料的电导率减小，而在H2气氛中，电导率则明显增大，TiO2的掺入，降低了电导活化能。

Ce0.8Sm0.2O1.9@TiO2异质结构电解质研究

半导体与离子导体形成的异质结构可以极大地增强材料的离子电导率,其两相界面能为离子传输提供较好的通道。以TiO2与Ce0.8Sm0.2O1.9(samarium doped ceria,SDC)为研究对象,分别通过湿化学法和干混法构造了两种不同的异质结构复合材料。研究表明,利用湿化学法制备的SDC@TiO2异质结构复合材料(简称SDC@TiO2)作电解质的燃料电池在550℃下最大输出功率密度为761 mW·cm^-2,比用干混法制备的SDC-TiO2异质结构复合材料(简称SDC-TiO2)作电解质的燃料电池的最大输出功率密度高21%。与SDC-TiO2相比,SDC@TiO2具有更丰富的两相界面。电化学阻抗谱显示,以SDC@TiO2材料作为电解质的电池具有更低的欧姆电阻和极化电阻。

Co/Ce0.5Zr0.5O2催化剂的制备及甲烷部分氧化制合成气

利用共沉淀法制备了具有介孔结构的Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体,然后浸渍不同质量分数(10%、20%、30%)的活性组分钴,制备了系列Co/Ce0.5Zr0.5O2催化剂。利用N2物理吸附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温氧化(TPO)和热重(TG)等手段对制备和反应后的催化剂进行了表征,研究了它们对甲烷部分氧化制合成气反应的催化性能。研究结果表明,铈锆固溶体负载的钴比较容易被还原,该系列催化剂具有较高的活性和对H2及CO的选择性,且随Co含量的增加,催化剂的活性和对H2和CO的选择性得到提高的同时,也增强了催化剂的抗积炭性能。

Re／Pt／Ce0．8Zr0．2O2／蜂窝整体催化剂上低温水煤气变换反应动力学研究

采用微分反应器,研究了新型Re/Pt/Ce0.8Zr0.2O2/蜂窝催化剂上低温水煤气变换反应的动力学行为。利用非线性最小二乘法处理正交设计的实验数据,获得了动力学方程的模型参数。所得的结果符合幂函数型动力学方程,经F检验和相关指数检验,实验值和模拟计算值符合较好。在该催化剂上水煤气变换反应的活化能为70 kJ/mol,与文献中报道的数值相吻合。该催化剂上反应速率对CO、H2O、H2和CO2的反应级数分别为0.09、0.88、-0.54和-0.11,与传统的Cu基低变催化剂上的反应级数相差较大。这表明,低温水煤气变换反应在两种催化剂上遵循不同的反应机理。

熔融盐法合成球形锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0．2O2

采用热分析法对不同组成的LiOH—LiNO3二元体系进行研究，绘制了具有最低共熔点的该二元体系T-x相图，该体系的最低共熔点为175．7℃．利用低共熔混合物LiNO3-LiOH为锂盐，与前驱体球形Ni0.8Co0.2（OH）2混合烧结制备出了球形锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0．2O2.探讨了Li／（Ni＋Co）摩尔比、合成温度、合成时间等因素对产品的影响．X射线衍射分析表明合成的材料具有规整的层状NaFeO2结构，SEM表明所得材料为球形．充放电测试表明在3．0～4．3的电压范围内，首次放电比容量可达170mAh·g^-1，充放电效率为95．5％．结果表明采用该工艺可以制备出电化学性能良好的LiNi0.8Co0．2O2正极材料．

制备方法对Ce0．8Zr0．2O2催化碳烟燃烧性能的影响

采用溶胶凝胶法、低温共沉淀法、高温共沉淀法、水热法和热分解法制备了5种Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2催化剂样品,用X射线粉末衍射(XRD)、BET、扫描电镜(SEM)、热重分析、H_2-TPR和O_2-TPO等技术对样品的结构、表面形貌、储氧性能、氧化还原性等进行表征,并对其催化碳烟燃烧活性进行评价,探究了制备方法对Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2催化性能的影响。结果表明:不同方法制备的Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2均能形成立方萤石结构的铈锆固溶体;制备方法对Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2催化剂的各项性能有显著影响,其中溶胶凝胶法有利于储氧能力和催化性能的提高,水热法有利于提高催化剂的比表面积,共沉淀法所制催化剂的储氧量及催化活性受温度的影响较大,总体催化效果较差,而热分解法制备的催化剂具有平整的表面结构,有利于提高机械强度。

La0.8Ce0.2Fe0.9Ru0.1O3/TiO2催化湿式氧化降解草甘膦废水

草甘膦是种广谱除草剂,草甘膦废水产量大、可生化性差。以钙钛矿型La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(0.9)Ru_(0.1)O_3/TiO_2为催化剂,采用湿式氧化(WAO)和催化湿式氧化(CWAO)法对草甘膦废水进行高效降解,并对草甘膦降解机制进行研究。应用XRD和XRF对催化剂进行表征,结果表明,合成的催化剂具有钙钛矿结构,但由于Ru原子半径太大可能没有完全进入钙钛矿骨架,导致CWAO反应后有微量Ru溶出。考察反应温度对草甘膦降解的影响,并对反应过程中C、N、P产物的选择性进行分析,结果表明,提高反应温度和加入催化剂有利于提高草甘膦转化率及对CO2和PO_4^(3-)的选择性,但反应温度过高不利于生成N_2,因为高温下NH3-N更容易被氧化成NO_2^-和NO_3^-。在实验条件下,合适的反应温度为200℃,反应180 min草甘膦转化率大于95%,同时对CO_2和N_2有较高的选择性,分别为54.59%和19.40%。应用计算量子化学计算草甘膦分子的净电荷分布,结果表明,WAO和CWAO中草甘膦反应的断键部位为C—C键、C—P键和C—N键,而后中间产物再进一步被氧化为CO_2、N_2、NO_2^-、NO_3^-、PO_4^(3-)等。

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/Ce0.8Sm0.2O1.9(NiO/SDC)粉体为原料制备的阳极材料所构建的SOFC单电池表现出较好的电池性能,为阳极材料的研究开拓了新的发展方向。

熔融盐法合成高密度锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2

采用热分析法对不同组成的LiOH-LiNO3二元体系进行研究,绘制了具有最低共熔点的该二元体系的步冷曲线和t-x相图,该体系的最低共熔点为175.7℃。利用低共熔混合物LiNO3-LiOH为锂盐,与高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2混合经2个恒温阶段烧结(600℃恒温6 h、800℃恒温24 h)制备出了振实密度高达3.23 g/cm3的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2。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。电性能测试表明:在0.5 mA/cm2放电电流密度和3.0—4.3 V的电压范围内,LiNi0.8Co0.2O2首次放电比容量达175(mA.h)/g,放电比容量为163(mA.h)/g,库仑效率为93%。实验结果表明采用该工艺能够制备出电化学性能良好的锂离子正极材料。

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。

高密度锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2的合成与表征

利用低共熔混合物LiNO3-LiOH为锂盐，与高密度前驱体Ni0.8Co0.2（OH）2混合烧结制备出了高密度锂离子电池正极材料LiNi0．8Co0.2O2。探讨了合成温度、合成时间等因素对产品的影响。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，充放电测试表明在3．0～4．3V的电压范围内，首次放电比容量可达168mAh／g，充放电效率为95％。结果表明采用该工艺可以制备出电化学性能良好的高密度LiNi0．8Co0.2O2正极材料。

表面包覆法合成的LiN0.8Co0.2O2材料的结构表征

LiNi0.8Co0.2O2是锂离子电池界公认的最有希望取代商业化正极材料LiCoO2的新型正极材料之一.本文所研究的复合正极材料LiNi0.8Co0.2O2是由细小的晶粒构成的球形颗粒,单一相,属于R3m空间群.对复合材料LiNi0.8Co0.2O2的Co-K和Ni-K的XANES分析可知,在600～850℃范围温度对于钴元素的影响不明显,而对于镍元素的影响比较显著,随着Ni-K边位置向高能量移动LiNi0.8Co0.2O2正极材料的放电容量升高.复合材料LiNi0.8Co0.2O2和LiNiO2的Ni-K边XANES相似,表明少量钴的引入对晶体结构的改变不是太多,但是峰的强度较高和峰的位置向高能量移动,表明钴Co对Ni的局域结构进行了调制.

ZrO2包覆对LiNi0.8Co0.2O2结构和性能的影响

为提高锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2的综合电化学性能,采用高温固相法对其表面进行ZrO2包覆。以X射线衍射、扫描电子显微镜、电化学阻抗和电化学充放电等方法对材料进行表征。结果显示,ZrO2可均匀分布在LiNi0.8Co0.2O2表面而不影响其晶体结构,但对电化学性能影响明显,即首次放电容量略有降低,由168.25 mAh/g降到157.43 mAh/g;1C、2C倍率性能有较大改善,循环性能的提高尤其突出,在100周循环内,LiNi0.8Co0.2O2的容量保持率从90.68%提高到97.70%。其原因是:(1)包覆层有效避免了电解液与正极材料直接接触、抑制副反应的发生;(2)包覆过程中生成的Li2ZrO3提高了材料的离子导电性。该研究结果为改善锂离子电池正极材料综合电化学性能提供了简便、有效的方法。

焙烧温度对“软-硬”模板法制备的Pd/Ce0.65Zr0.35O2三效催化性能的影响

采用“软-硬”模板法制备了具有高热稳定性的Ce0.65Zr0.35O2(CeZr)。考察了制备过程中焙烧温度对Ce0.65Zr0.35O2及其负载的单Pd三效催化剂(TWC)性能的影响。对样品进行了X射线衍射、比表面、拉曼光谱、X射线光电子能谱、储氧性能和H2程序升温还原性能测试。结果表明:焙烧温度显著影响催化剂的结构和性能。随着焙烧温度的增加,Ce0.65Zr0.35O2的比表面下降,但在1000℃焙烧的样品比表面为61 m2·g-1,显著高于同温度下直接在空气中焙烧的样品。由于高温导致了物相重组,Ce0.65Zr0.35O2的储氧量和还原性能随着焙烧温度的增加而提升。由于高温烧结导致Pd分散性的下降,其负载的催化剂的还原性能随着焙烧温度的增加而下降,从而最终导致催化剂活性的降低。但在“软-硬”模板法中1000℃焙烧的样品负载的催化剂依然显示出很好的三效催化性能,该催化剂上C3H8、CO和NO的起燃温度分别为274、175和133℃,显著低于同温度下空气中直接焙烧的样品负载的催化剂。催化剂的氧化还原性能和Pd的分散性是影响催化活性的主要因素。

Ce0.6Zr0.4O2/TiO2的光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备出了Ce0.6Zr0.4O2/TiO2复合氧化物.通过XRD和DRS表征了样品的晶相和光吸收性质,通过N2吸附和O2-TPD实验表征了样品的BET比表面积和氧吸附性能,在60℃、100℃和150℃下分别考察245 nm紫外光照射下样品对丙酮的光催化氧化活性.结果表明,掺入Ce0.6Zr0.4O2可抑制TiO2晶相转变和粒径降低,并使样品比表面积增大和紫外光吸收能力增强;Ce0.6Zr0.4O2的掺入不会明显地改变TiO2的室温光催化性能;但在100℃和150℃时,复合样品Ce0.6Zr0.4O2/TiO2对丙酮的光催化转化率明显高于TiO2;掺入Ce0.6Zr0.4O2的质量分数为4%时,复合催化剂的活性最高;推测掺入Ce0.6Zr0.4O2提高TiO2光催化活性的主要原因可能与其氧的吸附性能有关.

F-掺杂Mn0.2Zr0.8O2-δ纳米粉体的水热合成及光催化性

以NH 4F为矿化剂,采用水热法制备了具有较高光催化性的F-掺杂Mn0.2Zr0.8O2-δ纳米材料,系统研究F-掺杂对Mn0.2Zr0.8O2-δ纳米粉体相组成、形貌、化学组成及光催化性能的影响。结果表明:F-的引入对立方相Mn0.2Zr0.8O2-δ粉体的相结构影响较大,随着掺杂浓度的增加,Mn0.2Zr0.8O2-δ发生立方相向单斜相相变程度提高;F﹣掺杂可调控Mn0.2Zr0.8O2-δ粉体的晶粒尺寸及形貌,使粉体取向生长,最终呈片状结构;F-掺杂有利于提高Mn0.2Zr0.8O2-δ降解有机染料的可见光光催化活性。当F-掺杂浓度为0.1 mol/L时,催化剂的光催化性能最优,经60 min光照后,甲基橙降解度可达70%以上。

制备方法对Ce0.67Zr0.33O2固溶体性能的影响

用氧化共沉淀法、均匀共沉淀法和柠檬酸溶胶-凝胶法制备了Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_2固溶体,并将经和900℃焙烧后的固溶体进行了XRD、BET、Raman、H_2-TPR和储氧量(OSC)表征。结果表明,氧化共沉淀法和柠檬酸溶胶-凝胶法制备的Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_2固溶体的储氧量、比表面积均高于均匀共沉淀法,且制备的固溶体经900℃焙烧4 h后未出现相分离,具有良好的热稳定性。