相转移分离法制备氧化钇稳定的氧化锆超细粉末

相转移分离法是1种新颖的陶瓷粉末制备方法,能迅速有效地从溶液中分离出高度亲水的氢氧化物沉淀,从而达到液-固分离的目的。本研究首次用该方法制备了8mol%氧化钇稳定的氧化锆(8YSZ)超细粉末。合成的8YSZ粉末具有赝立方结构,平均粒径在20nm～30nm左右。粉末中Na和Cl的含量分别为7.05×10-6和1.414×10-4。工艺中的石油醚可以回收,回收率为80%。可以认为,相转移分离法是1种有广阔应用前景的超细陶瓷粉末制备方法。

燃烧法制备钇稳定的氧化锆纳米晶研究

采用燃烧法制备了钇稳定的氧化锆纳米晶粉体,用X-线衍射、红外光谱、扫描电镜和热重分析对产物进行了表征并研究了最佳制备条件。结果表明:当Y3+的添加量为Zr4+和Y3+总摩尔质量的8%、甘氨酸与金属离子总摩尔质量之比为2∶1,900℃煅烧时,所得最终产物经表征为二氧化锆,其晶粒度为8 nm,在中高温下可处于稳定状态;该条件下制备的纳米晶粒具有结晶度较高、粒度均一、分散性好、堆叠密度低的特点。

Ni与钇稳定的氧化锆(111)表面相互作用以及界面活性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了Ni原子在钇稳定的氧化锆(YSZ)(111)和富氧的YSZ(YSZ+O)(111)表面不同位置的吸附,以及CO和O_2分子在Ni_1(单个镍原子)/YSZ和Ni_1/YSZ+O表面吸附的几何与电子结构特征.结果表明:1)单个Ni原子倾向于吸附在O原子周围,几乎不吸附在Y原子周围,且Ni原子在氧空位上吸附最稳定;2)和YSZ相比,单个Ni原子在YSZ+O表面易发生氧化现象,Ni原子失去1.06 e电子,被氧化成了Ni^+,吸附能力更强;3)被氧化的Ni催化活性大幅下降,大大减弱了表面对O_2和CO等燃料气体的吸附作用.

氧化铈稳定的氧化锆纳米复合陶瓷问世

在氧化锆（ZrO2）基高技术陶瓷中,部分稳定氧化锆（PSZ）除具有良好的高温性能和化学惰性外,还是一类在室温和中温下显示优良韧性和强度的韧化陶瓷。通常,为控制ZrO2陶瓷的相组成。

氧化钇稳定的氧化锆陶瓷表面的钛镀层

氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)陶瓷表面镀一层延性钛能够防止陶瓷脊连接的断裂。金属镀层可降低由内孔和轴耳承载表面缺陷引起的局部应力,因而能防止裂纹形成。

注浆成型法制备氧化钇稳定的氧化锆透氧膜及其性能

采用注浆成型法制备8%(摩尔分数)氧化钇稳定氧化锆(8YSZ)透氧膜,分析浆料特性、烧结特性和电学性能并将其用于固体透氧膜(SOM)法制备金属。结果表明:当添加4%(质量分数)柠檬酸作为8YSZ浆料分散剂时,浆料相对黏度为1.82,Zeta电位为–43.7mV。透氧膜素坯经1 700℃煅烧2 h后,物相全部转化为立方相,相对密度达到99.1%。在500℃时,1 700℃烧结成型的透氧膜总电阻最小,为149.38Ω,总电导率最大,为5.84×10–4 S/cm。该法制备的膜管经SOM法电解脱氧实验证明具有优良的控氧性能和抗熔盐侵蚀特性。

沉淀法制备中温固体氧化物燃料电池电解质材料8YSZ

以Zr （NO3）4·5H2O与Y（NO3）3·6H2O为主要原料,以柠檬酸为缓冲溶液,采用沉淀法制备电解质用8YSZ粉体,利用涂覆法在水系流延技术制备的半电池上涂覆LSM阴极得到单电池.运用XRD、TEM、激光粒度仪、SEM和电化学工作站等测试手段对粉体的物相、结构和粒度分布及单电池的结构与电性能进行了表征.研究结果表明,分散均匀、颗粒尺寸为50～100 nm、立方相8YSZ电解质在1375℃烧成具有高致密度,单电池在750℃时,以氢气和3％水蒸汽为燃料气,空气为氧化气的条件下,获得了开路电压为1.13 V,最大功率为0.93 w/cm2,欧姆阻抗为0.19Ωcm2和极化阻抗为0.65 Ωcm2的电性能.

阳极支撑的平板固体氧化物燃料电池的制备及其性能研究

通过相转换流延结合浆料涂覆的方法制备了基于YSZ(氧化钇稳定的氧化锆)电解质的阳极支撑的平板固体氧化物燃料电池,电池阳极具有良好的非对称结构,包括较厚的指状大孔层和较薄的海绵状小孔层。以La0.8Sr0.2Mn O3-δ-YSZ为阴极,电解质厚度为19μm的单电池获得了良好的性能输出,在600oC,650oC和700oC的最大功率密度分别为52MW/cm2,116MW/cm2和204MW/cm2,对应的开路电压分别为1.04V,1.02V和1.0V。结果表明:相转换流延结合浆料涂覆技术是一种非常有前景的阳极支撑的平板状SOFC制备方法。

稀土氧化物掺杂改性YSZ热障涂层研究现状与趋势

随着科技的进步与发展,面对日趋复杂的工作环境,传统的氧化钇部分稳定的氧化锆(Yttria partially stabilized zirconia)热障涂层材料在高于1200℃的环境下服役时,易出现相变、烧结收缩严重等问题,降低了涂层的隔热性能,同时伴随有一定的体积变化而加速涂层的剥落,需要研发性能更好的热障涂层以适应未来的工作环境。新一代热障涂层分为以下几类:(1)掺杂稀土氧化物改性YSZ热障涂层;(2)萤石或焦绿石结构热障涂层;(3)钇铝石榴石或磁铁铅矿热障涂层;(4)钙钛矿结构热障涂层。其中,采用稀土氧化物掺杂对YSZ进行改性的热障涂层由于可以有效降低热障涂层的热导率,提高其高温相稳定性、高温抗氧化性、高温抗腐蚀性能等而引起国内外学者的关注。本文主要介绍了目前几种有希望代替传统YSZ涂层的稀土氧化物掺杂改性YSZ热障涂层,稀土氧化物包括CeO_(2)、Sc_(2)O_(3)、Gd_(2)O_(3)、La_(2)O_(3),对不同稀土氧化物掺杂改性YSZ热障涂层材料的物理化学性质、研究现状及存在的问题进行了综述。其中掺杂CeO_(2)可降低涂层的热导率,使其耐Na_(2)SO_(4)腐蚀能力增强,并提高其热稳定性;掺杂Sc_(2)O_(3)不仅降低涂层的热导率,还大大提高其相稳定性,使涂层在1500℃高温下经过长时间热处理后仍然保持单一的t'相;掺杂Gd_(2)O_(3)可有效提高其耐热腐蚀性,但过量掺杂会降低涂层的力学性能;掺杂La_(2)O_(3)可增强涂层的抗烧结能力,有效降低其热导率。本文还对影响稀土氧化物掺杂改性YSZ热障涂层性能的其他因素(如制粉方式、喷涂工艺等)的研究现状进行了简单的介绍,对今后热障涂层体系的发展趋势及研发思路进行总结,为新型热障涂层的研制提供参考。

甘氨酸法制备YSZ粉体及其在中温固体氧化物燃料电池中的应用

用甘氨酸法制备了堆积密度小于0．35％的疏松（Y2O3）0.08（ZrO2）0.02（YSZ）陶瓷粉体．研究了预烧温度对初级粉体的晶体结构、晶粒大小、比表面积、粉体形貌和烧结性能的影响，进一步研究预烧温度对YSZ烧结体电导率的影响．随着预烧温度的升高，粉体的晶粒尺寸增加，比表面积减小，烧结体的相对密度减小，粉体的多孔疏松程度降低．700℃预烧粉体的生坯最易致密化，得到的YSZ烧结样品具有最高电导率，其值在800℃时为0．029S·cm^-1．同时以700℃预烧的粉体为原材料，用共压共烧工艺，制备阳极支撑的厚度为10-20μm的YSZ电解质薄膜．以YSZ薄膜为基础的单电池在700℃下的最大功率密度达到470mW／cm^2．

固体氧化物燃料电池离子-电子混合传导性Ni/ScSZ燃料极的制备以及性能分析

在薄膜固体氧化物燃料电池中,为增加发生电化学反应的三相界面面积,燃料极和空气极通常制备成离子-电子混合传导性质的多孔形态。该研究将燃料极电化学反应(氢氧化反应)的催化剂——镍(Ni)和氧离子传导性好的氧化钪稳定的氧化锆(ScSZ)混合制备成离子-电子混合传导燃料极。实验结果显示,与纯Ni燃料极相比,所制备的Ni/ScSZ燃料极因其三相界面面积的增加,可显著降低极化电阻,但同时欧姆电阻也显著增加,从而最终导致燃料电池单池性能总体下降。

镍/氧化铝尖晶石催化剂存在下烃类燃料的蒸汽转化

一种烃类燃料催化蒸汽转化的方法，包括将由水和液体烃类燃料组成的反应混合物与NiAl2O4尖晶石催化荆接触，反应混合物至少部分发生蒸汽转化反应生成含氢气和一氧化碳气体混合物，得到的合成气可用作燃料电池原料。催化荆为氧化铝一氧化钇稳定的氧化锆负载的镍铝尖晶石。

离心沉积法制备YSZ薄膜及其性能

用离心沉积方法在NiO-YSZ阳极基底上沉积了氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)薄膜,并在1 400℃烧结达到致密;用SDC的硝酸盐浸渍改进的LSM作为阴极,组装燃料电池。阳极通入干燥的H2作燃料,阴极直接暴露在空气中,单体电池在650℃的开路电压(OCV)为1.059 V,说明薄膜是完全致密的;800℃时的最高功率密度为535 mW/cm2。800℃时的阻抗谱表明,通过改变阳极端的气氛,可以区分出阴、阳极的阻抗。

低成本制备SOFC电解质材料YSZ粉末的研究

对乙酸法与柠檬酸法制备的SOFC电解质材料———YSZ粉末进行了对比研究,以寻求价格低廉、性能优良的YSZ制备方法。通过TG/DTA、XRD、SEM等检测手段对实验结果进行分析检测,得到优化制备工艺,并对实验结果进行了分析和讨论。

等离子喷涂CeO_2/ZrO_2-Y_2O_3纳米陶瓷涂层的热震性能的研究

采用大气等离子喷涂技术,分别使用传统的纳米氧化钇部分稳定的氧化锆(下文简称YSZ)和在YSZ中加入25wt.%CeO_2(下文简称CSZ)在高温合金钢表面制备两种热障涂层。将两种涂层在900℃下进行热震试验,使用SEM和EDS技术分析YSZ和CSZ陶瓷涂层的抗热震性能。结果表明,CSZ在热循环第63次时失效,而YSZ在第21次失效,新型的CSZ涂层抗热震性能明显优于YSZ。CeO_2可以提高Y_2O_3部分稳定ZrO_2的抗热震性能。

(Al_2O_3,CaO)掺杂对x(MgO)=8%-ZrO_2纳米粉相组成和晶粒大小的影响

用尿素水解法制备了x(MgO)=8%-ZrO2及(Al2O3,CaO)掺杂的x(MgO)=8%-ZrO2纳米粉。经XRD、TEM等分析表明:掺入Al2O3有降低(c+t)-ZrO2体积分数和细化晶粒的作用;CaO的掺入可显著提高(c+t)-ZrO2含量,当掺入x(CaO)=3%时,可得到全稳定立方相氧化锆。

YSZ-Al_2O_3多孔复合膜的制备和表征

制备了氧化钇稳定的氧化锫(YSZ)膜层与氧化铝支撑体之间组分递变的YSZ-Al2O3复合膜层.为提高分离膜层的性能,考虑了组分递变及膜层厚度的控制.结果表明,复合膜层的热膨胀系数和烧结收缩率随着YSZ组分的增加而增加;烧结收缩率是选择复合膜层组分时应该考虑的主要因索.YSZ体积分数分别为20％和80％的YSZ-Al2O3双层多孔复合膜,其可几孔径分别为0.72 μm和0.36 μm.该复合膜既是性能优良的微滤膜,也是制备氧化锆超滤膜和纳滤膜的良好支撑体.

水热法制备8YSZ纳米粉体及其烧结活性的研究

本文采用化学共沉淀结合水热晶化的方法,在200?C的温度下合成出了具有立方相的8YSZ([ZrO2]0.92?[Y2O3]0.08) 纳米粉体,粉体的晶粒尺寸在7 ~ 8 nm左右,粉体为软团聚,团聚体强度只有20MPa,粉体具有很高的烧结活性,1000?C下就开始了快速收缩,1065?C下收缩速率达到最快,1200?C下收缩基本结束,块体材料1000?C下保温8 h或1100?C下保温4 h以后就基本上实现了致密化,相比之下采用化学共沉淀结合水洗-醇洗-煅烧法需要在1300?C烧结10 h才能基本上实现致密化。水热晶化法制备的8YSZ纳米粉体的高烧结活性来自于粉体细小的晶粒尺寸和松散的软团聚。

单一混合固态源PE-MOCVD法制备YSZ薄膜及其表征

采用等离子体增强的MOCVD技术,以均匀混合的金属β-二酮鳌合物固态源Y(DPM)3和Zr(DPM)4作为前驱物,在N iO/SDC多孔阳极和多孔-αA l2O3衬底上制备了氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)薄膜.研究了两种衬底对成膜过程和膜的结构以及微结构的影响,讨论了源区输运机制及薄膜生长动力学.XPS分析结果表明,薄膜中Y和Zr元素的摩尔比低于原始混合源中的Y和Zr元素的摩尔比,当混合源中的Y和Zr元素的摩尔比约为0.35∶1时,可以获得无定形态的8%YSZ薄膜,经高温焙烧转化为单一立方相,其晶粒大小约为100 nm,薄膜的生长速率约为7 nm/m in.

复合电极Pt/5YSZ/GDC10的制备与优化（英文）

固体电极对于制备可实现高效能源转换和气体排放控制的固体氧化物器件具有重要意义。固体氧化物电极广泛用于固体氧化物燃料电池和电解池,然而其高温可靠性不完全令人满意。由铂(Pt)和氧化钇稳定的氧化锆(yttria stabilized zirconia,YSZ)制成的复合电极Pt/YSZ已广泛应用在氧气和氮氧化物(NOx)气体传感器上,即使在恶劣条件下其也表现出良好稳定性。常规Pt/YSZ电极Pt含量较高,增加了材料成本。本文旨在开发一种基于Pt、钆掺杂的氧化铈(10 mol%gadolinia doped ceria,GDC10)和氧化钇稳定的氧化锆(5 mol%yttria stabilized zirconia,5YSZ)的三组分固体电极,同两组分的Pt/YSZ电极相比,三组分电极Pt/5YSZ/GDC10的极化电阻和Pt含量都较低。在该三组分电极中,5YSZ可强化电极同5YSZ电解质间的连接,电极最佳组分(Pt/5YSZ/GDC10)配比为1:1:1。通过引入适当石墨,可以进一步降低电极铂含量,同时可以达到更低的极化电极电阻。石墨最佳添加量在10-30wt.%。电极进行SDC20浸渍处理可显著提升其电性能。浸渍后的电极对温度变化更敏感,活化能为100-120 k J·mol^(-1)。电极同电解质共烧与二者单独烧结相比,前者的电极电阻稍高。