新型钙钛矿结构复合氧化物材料的电导性能

研究了几种钙钛矿结构以及类钙钛矿结构材料的电导性能.实验表明,La0.8Sr0.2MnO3, Lao0.8Sr0.2Ni0.1Mn0.9O3,La0.8Sr0.2Ce0.1Mn0.9O3和SrFe0.5Co0.5O3电导率相差不大,均为10-1S·cm-1数量级; 高温熔盐中耐侵蚀性能优良的LaLiMnOy和LaLi0.5MnOy电导率差别很大,前者电导率大于1S·cm-1,达到了MCFC阴极对材料电导性能要求,而后者仅为10-2S·cm-1数量级.高达0.191 eV的电导激活能可能是LaLi0.5MnOy电导率过低的原因.

层状复合氢氧化物的结构调控及其吸附重金属离子的研究进展

层状复合氢氧化物(LDHs)是具有特殊层状结构的阴离子黏土,具有化学组成可调、比表面积大及结构记忆效应独特等性质,在废水处理方面备受关注。调控LDHs自身结构,是进一步扩大其应用范围、提高其吸附性能的有效途径。该文介绍了LDHs特殊的层状结构和其自身性质;总结了LDHs最常用的制备方法,即共沉淀法、离子交换法、尿素水解法、煅烧复原法和溶胶-凝胶法等,分别介绍了各种制备方法的原理和特点;综述了LDHs的结构调控对其吸附重金属离子性能的影响,并总结了LDHs对重金属离子的吸附机理;最后,指出了目前LDHs在处理含有重金属离子废水研究中面临的挑战,并对该材料未来的研究方向和发展趋势进行了展望。

双钙钛矿Sr_(2)CoFeO_(5+δ)阴极材料的制备及其中温固体氧化物燃料电池性能研究

随着操作温度降低,中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)需要更高催化活性的阴极材料来提升电池性能。为此,本研究采用溶胶-凝胶法合成了双钙钛矿Sr_(2)CoFeO_(5+δ)(SCF)阴极材料,并探讨了SCF阴极与摩尔分数20%Sm_(2)O_(3)掺杂的CeO_(2)(SDC)进行不同比例的复合对电极性能的影响,优化了电极的化学膨胀和面积比电阻(ASR),进而提升了SOFC单电池的电化学性能。结果表明,SCF作为SOFC阴极,经950℃退火10 h后与普通电解质具有良好的化学相容性;其中,SCF与SDC按照质量比1:1复合的样品可以将纯SCF样品的平均热膨胀系数(TEC)从2.44×10^(−5)K^(−1)显著降到15.4×10^(−5)K^(−1)。此外,SCF-xSDC(x=20,30,40,50,x为SDC的质量分数)复合阴极的ASR在800℃下分别低至0.036、0.034、0.028和0.092Ω·cm^(2),SCF-40SDC在所有温度范围内都表现出更小的ASR。复合SDC可以优化SCF的三相界面且进一步提高SCF阴极的催化活性,以0.3mm厚La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)为电解质的SCF-40SDC单电池(757 mW·cm^(−2))比SCF单电池(684 mW·cm^(−2))的最大功率密度更优,且超过目前大部分的文献报道。本研究制备的SCF−40SDC是一种性能优异的复合阴极材料,有望应用于中温固体氧化物燃料电池。

双氢氧化物/官能化碳纳米管复合协效阻燃剂设计及应用

环氧树脂(EPs)广泛应用于飞机结构部件中,为其开发高性能阻燃剂对提高飞机防火安全性具有重要现实意义。本研究通过一锅法在交织的官能化碳纳米管(F-CNTs)骨架上生长镁铝双金属氢氧化物(MgAl-LDH)纳米片,构建得到二者的复合结构MgAl-LDH/F-CNTs。以MgAl-LDH/F-CNTs复合结构作为力学支撑,进一步负载CuMoO4纳米颗粒,最终得到适用于环氧树脂的MgAl-LDH/F-CNTs-CuMoO4协效阻燃剂。其中,MgAl-LDH/F-CNTs复合结构可助于实现各阻燃组分在环氧树脂聚合物基材中的均匀分散,相较于未经阻燃处理的环氧树脂材料,阻燃环氧树脂在燃烧测试中其峰值热释放速率可降低40.5%,总热释放量可降低7.49%,CO生成量和总烟气释放量可显著降低43.0%和26.3%,极限氧指数LOI提升38.2%,可见经阻燃处理后的EP复合材料阻燃性能显著提升。此外,经阻燃处理后环氧树脂拉伸、弯曲强度仅下降7.1%和22.4%,表明CNTs的添加以及MgAl-LDH/F-CNTs复合结构的构建能够有效补偿LDH添加对EP力学性能的影响。

潘丙才教授课题组在限域纳米铁氧化物结构演变与水处理应用方面取得新进展

潘丙才教授课题组多年来一直关注水处理复合纳米材料的研制与应用技术开发工作,近年来在水处理纳米限域效应方面开展了持续探索。近期,课题组以广泛应用于水处理的纳米铁氧化物为研究对象,以径迹刻蚀膜(TE膜)为限域载体,首次考察了氧化铁纳米颗粒在不同尺寸TE膜限域孔道中的结构演变规律及其对吸附除As(Ⅴ)的影响。研究发现,纳米限域导致铁氧化物老化过程中结构转化的路径发生改变,从水铁矿转化为针铁矿而非开放体系中的赤铁矿。

ABO_3钙钛矿型复合氧化物光催化活性与B离子d电子结构的关系

在ABO3钙钛矿型复合氧化物中 ,B离子的d电子结构对B3d-O2p之间的电荷转移能ΔCT及B -O之间的结合能起着关键作用 ,是影响ABO3复合氧化物光催化活性的一个重要因素 .本文以研磨法和柠檬酸法合成了系列LaBO3(B =Ti-Co) ,并结合光催化降解实验和光声光谱图分析得出 :LaBO3光催化活性随B离子

钙钛矿型复合氧化物LaM_yM_（1－y）~’O_3的结构与红外光谱研究

本文对Ｂ位二元复合钙钛矿型复合氧化物ＬａＭｙＭ１－ｙ’Ｏ３（Ｍ、Ｍ’＝Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ；ｙ＝０．０～１．０）的结构和红外光谱进行了研究．Ｂ位元素复合对Ｂ－Ｏ键强度有较大影响，Ｂ位离子之间的相互作用及ＢＯ６八面体畸变所导致的晶体结构的改变在红外光谱上有明显的反映，晶体结构的改变和红外光谱的变化有一定的对应关系．在Ｆｅ－Ｍｎ和Ｆｅ－Ｃｏ体系中，几何因素对Ｂ－Ｏ键伸缩振动频率的变化起主导作用，在Ｍｎ－ＣＯ体系中电子因素起主导作用．

钙钛矿型复合氧化物的制备及结构测定

钙钛矿型复合氧化物（ＡＢＯ３）用途广泛。笔者采用醋酸盐法制备了Ｌａ（１－ｘ）ＳｒｘＭｎＯ３，Ｎｄ（１－ｘ）ＳｒｘＭｎＯ３（ｘ＝０．０，０．２，０．４，０．６，０．８，１．０），Ｌｎ（０．４）Ｓｒ（０．６）ＭｎＯ３，Ｌｎ（０．６）Ｓｒ０（０．４）ＭｎＯ３（Ｌｎ＝Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ）共１７个试样。通过Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）技术的测定和容忍因子的计算，证实所有试样均为钙钛矿型复合氧化物结构，同时测定了Ｌａ（１－ｘ）ＳｒｘＭｎＯ３的比表面积。

钴系钙钛矿型复合氧化物A、B位的部分置换对缺陷结构与催化活性的影响

合成了La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.6)M_(0.4)0_3系列和Ln_(0.6)Sr_(0.4)CoO_3系列单相钙钛矿型复合氧化物。用程序升温脱附法研究了置换金属离子对氧的吸附-脱附特性的影响,并考察了置换金属离子对CH_4,n-C_4H_(10)的完全氧化催化活性的影响。对于La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.6)M_(0.4)0_3系列,氧的吸附-脱附特性由置换金属离子的价态和氧化还原性所决定。容易生成非常原子价态的金属离子的置换有利于氧在晶格氧空位上的吸附,催化活性受置换金属氧化物自身活性的影响。对于Ln_(0.6)Sr_(0.4)CoO_3系列,氧的吸附-脱附特性由稀土离子半径决定,离子半径小有利于氧的吸附,催化活性与吸附(脱附)氧量的变化规律一致。

复合相结构钙钛矿锰氧化物低场磁电阻效应

阐述了低场磁电阻及其产生的物理机制,综述了国内外近年来在复合相钙钛矿锰氧化物低场磁电阻增强这一研究领域的进展及其存在的问题。在母相中添加第二相物质形成复合相结构是低场增强磁电阻最简单和有效的方法。结合实践需要和自身研究结果提出制备复合相钙钛矿锰氧化物的新方法,即粘接法,用此方法制备出的复相材料具有很好的应用潜力。

钙钛矿复合氧化物纳米陶瓷薄膜材料的结构与导电性

实验以柠檬酸为配体 ,采用 ISG法制备了钙钛矿型稀土复合氧化物 La MO3 (M为Ni3 +、Co3 +、Cr3 +和 Fe3 + )纳米陶瓷薄膜 ,研究其在还原气氛下的结构与薄膜导电性的关系 ,通过 B位离子对钙钛矿型稀土复合氧化物气体敏感效应影响的考察 ,发现随着还原程度的增大 ,纳米薄膜的化学吸附氧减小 ,氧空位增多 。

钙钛矿型复合氧化物的结构及制备方法研究

钙钛矿型ABO3复合氧化物是一类性能优良的新型功能材料,具有广阔的应用前景,本文介绍了钙钛矿型复合氧化物的晶体结构;概括了其制备的主要方法,包括固相反应法、溶胶-凝胶法、水热法以及化学共沉淀法和微乳液法.

钙钛矿型复合氧化物的结构分析及其在SOFC阴极中的应用

对钙钛矿型复合氧化物(ABO3)的结构特征和性质进行详细分析,研究表明,以合适的阳离子取代A、B位离子而形成含有氧空穴的钙钛矿结构是钙钛矿型复合氧化物演变为各种功能材料的基础。通过适当的掺杂,钙钛矿型复合氧化物可同时具有良好的导电性、催化活性、热稳定性和化学稳定性,因此在SOFC中有广泛的应用。分别以LSM、LSCF等典型钙钛矿型复合氧化物为例,阐述了钙钛矿型复合氧化物在SOFC阴极中的应用。

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3钙矿复合氧化物的结构与电学性能

采用固相反应法合成出La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3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La_(0.6)Sr(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3体系陶瓷。研究结果表明,在室温到900℃温度范围内La_(0.6)Sr_(0.4)CoO_3(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,La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3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。

钙钛矿型复合氧化物LaNi_(1-x)Mn_xO_3晶体结构与催化性能的关系

用XRD、IR和TPR等技术研究了钙钛矿型复合氧化物的晶体结构及其反应性能.整个组成范围内,LaNi_(i-x)Mn_xO_3(0.0≤x≤1.0)体系都生成单一钙钛矿相;x=0.0,0.6≤X≤1.0时为菱形晶系,0.2≤x≤0.5为立方晶系.IR和TPR研究表明,晶体结构对B—O键合作用存在较大影响.CO微反考察表明,本体系的催化活性与晶系存在密切关系,晶体对称性越高,反应活性越低.说明钙钛矿型复合氧化物的催化活性与体系活性中心的B—O键合作用能力有关.

钙钛矿型复合稀土铁氧化物电子结构的第一性原理研究

采用基于赝势平面波基组的第一性原理方法对一系列具有钙钛矿结构的复合稀土铁氧化物RFeO3(R=镧系稀土元素)的构型和电子结构进行了系统研究.考察了铁磁(FM)和反铁磁(AFM)两种磁结构,其中AFM型在常温下更为稳定,且其构型优化结果更接近于实验测量值.不论是FM还是AFM构型,R原子的磁距均与自由R3+离子相同;对于Fe原子,在FM结构中的磁距较AFM类型来得小;随着R原子序数的增加,两种磁结构中Fe原子的磁距均呈减小趋势;对于相同类型的RFeO3化合物,具有非常类似的能带结构,其中AFM构型在费米能级处存在明显的带隙,而FM型化合物则具有金属特性.

稀土钙钛矿型复合氧化物SmCo_xFe_(1-x)O_3体系结构研究

钙钛矿型复合氧化物ABO_3由于其特殊的性能历来为固体物理学家与化学家所嘱目.本文借助XRD、IR、XPS等手段考察了S_mCo_xFe_(1-x)O_3体系的性质,研究了铁掺入B位后对该钙钛矿复合氧化物整体性质的影响.1 实验部分1.1 样品制备 将钴、铁、钐的硝酸盐溶液按化学计量配比混合蒸干,并使其分解,然后研磨,于800℃氧气氛中灼烧8小时,自然冷却至室温制得S_mCo_xFe_(1-x)O_3体系样品.1.2 结构测定 结构测定在日本理学D/MAX_3B型X射线行射仪上进行,用Cu～K_α辐射,高压40KV,电流30mA,扫描速度10°/min,取样间隔0.02°在2θ为20—70范围内收集该体系样品的衍射强度数据.红外光谱测定用KBr混合压片法制得样品,在Pekin-Elemer683红外光谱仪上测定.X光电子能谱测定用英国VG公司ESCALABMKⅡ型电子能谱仪,Mg—K_α射线(1253.6eV)为激发源.表面电荷效应对结合物的影响用污染的碳峰(Cs=284.50eV)进行校正.

铈锆铝氧化物微纳米复合材料及其性能研究

研究了纳米铈锆氧化物在催化材料铈锆铝氧化物的性能。通过合成纳米颗粒铈锆氧化物CeZrO,与微米颗粒氧化铝Al_(2)O_(3)组装成微纳米复合结构的催化材料CeZrO@Al_(2)O_(3),对其表面形貌、元素组成及还原性能进行了表征。结果表明,铈锆氧化物纳米颗粒分散负载于氧化铝微米颗粒的外层表面,形成核壳结构型的颗粒状复合材料,材料表面铈锆元素含量大幅高于体相组成,有效提高了铈锆氧化物的利用率;微纳米复合材料CeZrO@Al_(2)O_(3)的还原温度比常规微米混合材料低约50℃,微纳米结构材料较易于还原,还原速率加快增强了储氧/释氧作用,更有利于改善各类催化性能,可解决常规混合微米材料在储氧/释氧性能不足的重要问题。

LaBO_3钙钛矿型复合氧化物同时消除柴油机尾气炭颗粒和NO

采用柠檬酸络合燃烧法制备了LaBO3(B=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu)复合氧化物.采用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、傅里叶变换红外吸收光谱、氢程序升温还原及扫描电镜等手段对催化剂进行了表征,并对其在同时消除柴油机尾气中炭颗粒和NO反应中的催化活性进行了评价.结果表明,在制备的七种复合氧化物中,除La-V-O和La-Cu-O外,均形成钙钛矿结构.LaBO3钙钛矿型氧化物氧化能力由强到弱的顺序为LaCoO3≈LaNiO3>LaMnO3>LaFeO3>LaCrO3,在同时消除炭颗粒和NO的催化反应中,钙钛矿复合氧化物催化剂的催化活性与其氧化能力直接相关.其中LaCoO3和LaNiO3样品对炭颗粒的氧化催化活性较好,在炭颗粒与催化剂松散接触的条件下,炭颗粒燃烧温度较低,分别为421和431℃,生成CO2的最大选择性高,分别为99.1%和99.7%,NO生成N2的转化率分别为17.2%和20.1%.

钙钛矿型复合氧化物LaFeO_3和LaCoO_3的光催化活性

采用 柠檬酸法 合成了钙 钛矿型 复合氧化 物 Ｌａ Ｆｅ Ｏ３ 和 Ｌａ Ｃｏ Ｏ３ ， 并以其为 光催化 剂对水溶性染料 进行光 催化降解 实验 ，研 究 了 不同 光 源 和 不 同光 照 时 间 对 降解 脱 色 率 的影 响 ． 结 果表 明 Ｌａ Ｆｅ Ｏ３ 和 Ｌａ Ｃｏ Ｏ３ 均有较 强的光 催化活性 ，而 Ｌａ Ｃｏ Ｏ３ 的 光催 化 活性 明显 高 于 Ｌａ Ｆｅ Ｏ３ ， 这 主 要与 Ｆｅ３ ＋ 和 Ｃｏ ３ ＋ 离子 的电子 构型以及 Ｆｅ Ｏ 间和 Ｃｏ Ｏ 间的结合 能有关 ． 此外，对 Ｌａ Ｆｅ Ｏ３ 和 Ｌａ Ｃｏ Ｏ３ 分别进行 了光声 光谱分析 ，发现 Ｌａ Ｃｏ Ｏ３ 在较宽 的波 长范 围 内均 有吸 收 峰，而 Ｌａ Ｆｅ Ｏ３ 的 吸收 峰 的波长范围 较窄，这 进一步证 实了 Ｌａ Ｃｏ Ｏ３ 的光催 化活性应 高于 Ｌａ Ｆｅ Ｏ３ ．