氧化铟-稀土氧化物共掺CeO2基导电电解质材料的制备与表征

设计了以氧化铟与稀土氧化物（La2O3或Nd2O3）为共同掺杂元素的新型掺杂技术，并利用以聚乙烯醇为聚合剂的化学合成方法制备了CeO2基氧离子导电电解质材料。X射线衍射分析表明，本实验采用的湿化学合成方法容易获得具有纳米结构的高纯氟化钙型结构的CeO2基导电材料．材料导电性的交流阻抗测试分析说明，适当比例的氧化铟与稀土氧化物共掺能有效提高CeO2的导电性；其导电性比相同合成方法制备的Sm2O3掺杂CeO2的导电性更好。利用有效离子半径和相关结合焓理论分析了不同掺杂氧化物对CeO2基材料离子导电性影响。

Co掺杂CeO_2稀磁氧化物陶瓷和纳米颗粒的铁磁性能

分别采用固相烧结法及激光液相烧蚀(LAL)技术,成功制备出Co掺杂CeO_2稀磁氧化物陶瓷块体和纳米颗粒。XRD和SEM研究发现所制备的材料具有良好的结晶性和形貌。Co掺杂CeO_2稀磁氧化物陶瓷块体和纳米颗粒均为多晶立方结构,与纯立方相的CeO_2结构相同,说明Co掺杂未形成其他结构和杂相。磁性测量表明固相烧结法和激光烧蚀液相法制备的Co掺杂CeO_2样品均具有较高的室温铁磁性,且远高于文献中报道的结果。将陶瓷块材经激光烧蚀成纳米颗粒后,纳米颗粒的铁磁性与陶瓷块材保持一致。这说明激光烧蚀法制备的纳米材料可以很好地保持母材的特性,是一种很好的纳米颗粒制备方法。根据XRD和SEM研究结果,笔者认为Co掺杂CeO_2陶瓷块材及纳米颗粒的室温铁磁性是内禀性质;磁性产生的机理源于氧空位诱导的铁磁性耦合。

固体氧化物燃料电池CeO_2基阳极材料的研究进展

直接采用碳氢化合物作为燃料是固体氧化物燃料电池(SOFC)技术发展的必然趋势,因而开发能够直接使用碳氢化合物燃料的新型SOFC阳极材料是十分必要的。由于CeO2基复合材料对碳氢化合物燃料有良好的催化性能,并且具有较高的氧化还原能力及优异的储放氧性能,因此被越来越广泛地应用到SOFC的阳极材料中。文章系统总结并分析了目前较为广泛研究的Mn、Fe、Cu、Co和Ni单一掺杂和共掺杂CeO2作为SOFC阳极材料的物理特性及电化学性能,并对CeO2基复合氧化物作为中温SOFC阳极材料的未来研究方向进行了展望。

二氧化铈基稀磁氧化物的第一性原理研究

基于第一性原理的计算方法研究了纯CeO_2、Co掺杂CeO_2和同时引入氧空位Vo和Co掺杂的CeO_2稀磁半导体体系.通过计算体系的能带结构和态密度,探讨了该体系磁性产生的机制.计算发现,纯CeO_2体系不具有磁性;没有氧空位Vo的Co掺杂CeO_2体系中,Co离子之间通过O原子发生超交换反铁磁耦合,体系无铁磁性;当氧空位Vo和Co离子同时存在于CeO_2体系中时,Co离子之间通过氧空位Vo发生铁磁耦合,该体系表现出铁磁性能.另外,由氧空位Vo诱导的Co离子之间的铁磁耦合不仅发生在紧邻的两个Co离子,而且可以扩展到几个原子距离的长度.计算结果证明了氧空位Vo诱导铁磁性耦合机制.本文工作将为CeO_2基稀磁半导体体系制备与磁学性质的研究提供支持.

添加CeO_2激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层的高温干摩擦磨损性能

采用CO2横流激光器在21-4-N耐热钢表面熔覆添加0.5%CeO2的不同成分Ni基WC金属陶瓷复合层;对熔覆层进行了显微组织观察、显微硬度测量以及不同温度下的高温干摩擦磨损试验。结果表明,Ni21+25%WC+0.5%CeO2熔覆层组织均匀细小,高温下以粘着磨损和氧化磨损为主,干摩擦磨损性能优良。

Co掺杂对CeO_2显微结构及磁性能的影响

近年来宽禁带稀磁性氧化物半导体由于其高的居里温度在自旋电子学领域受到广泛的关注。用固相反应法制备Co掺杂的CeO2稀磁性氧化物半导体,研究了Co掺杂对其显微形貌及磁性能的影响。结果表明,1300℃烧结的样品结晶形态明显,晶粒较大,结构致密,密度最高;掺杂Co的CeO2样品都具有很好的室温铁磁性,且饱和磁化强度Ms随Co浓度的增加先增大后减小;1300℃烧结、掺3at%Co的Ce0.97Co0.03O2具有最强的室温铁磁性(0.23μB/Co)。

CeO_2基NH_3-SCR催化剂的研究进展

CeO2基NOx选择性催化还原(SCR)催化剂由于其良好的性能成为目前的研究热点。综述了CeO2基催化剂的载体,分析了不同载体的NOx转化率和适应温区,并总结了已经提出的CeO2基催化剂的机理。

掺杂对CeO2基电解质材料性能的影响研究进展

掺杂CeO2基电解质是中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)理想的电解质材料。首先阐述了掺杂CeO2基电解质结构与性能的关系,接着介绍了金属离子掺杂对CeO2基电解质晶体结构和电子结构的影响,重点综述了单元素掺杂和双元素掺杂对CeO2基电解质性能的影响。通过分析得出:稀土金属元素单掺杂比碱土金属元素单掺杂更能显著提高CeO2基电解质的导电性和可烧结性,但稀土氧化物的原料成本要远高于碱土氧化物;双元素掺杂比单元素掺杂具有更多的氧空位无序度和更小的氧离子迁移激活能,因此在提高CeO2基电解质的离子电导率方面更有优势。总结了CeO2基电解质材料的掺杂规律及构效关系,以期对制备出性能更加优异的CeO2基电解质起到一定的指导作用。

低温型固体氧化物燃料电池电解质的研究进展

本文主要对固体氧化物燃料电池及ZrO2基电解质、CeO2基电解质的研究和发展情况进行了概述,并对SOFCs的成型工艺电解质薄膜和电解质粉体的制备进行了描述。最后对中低温电解质材料的发展趋势进行了展望。

钐、钆掺杂对氧化铈基电解质材料性能的影响研究进展

掺杂的CeO2基电解质是中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)理想的电解质材料。目前对于CeO2基电解质材料掺杂规律的研究还比较欠缺,因此分析CeO2基电解质材料的掺杂规律及构效关系具有重要的意义。论文主要综述了钐、钆元素的单掺、双掺和多掺对CeO2基电解质材料性能的影响,然后进一步地分析了钐、钆掺杂CeO2基电解质材料的掺杂规律及构效关系。通过对大量文献数据的分析得到如下结论:钐、钆元素的单掺、双掺和多掺都能有效地提高氧化铈基电解质的离子电导率,多掺由于掺杂的平均离子半径更接近Ce4+,因此能够进一步提高其电导率;且在一定温度范围内,其电导率随掺杂离子浓度的增加呈先增后减的趋势。研究结果以期对实验上制备出性能更加优异的CeO2基电解质起到一定的指导作用。

溶胶-凝胶法合成超细Ce_(1-x)Gd_xO_(2-x/2)电解质粉体

本文应用溶胶 凝胶法制备了中温固体氧化物燃料电池电解质材料Ce1 -xGdxO2 -x 2 (CGO) ,研究了凝胶剂用量和焙烧温度对CGO的晶相、粒度及粒度分布、粒子形态结构以及电导率等性能的影响。结果表明该方法合成CGO粉末粒子在 6 0nm左右 ,当凝胶剂用量不小于 2倍摩尔产品量时可以不通过焙烧即可得到较完整的萤石型结构 ,130 0℃以上焙烧时颗粒开始长大。用柠檬酸或甘氨酸作凝胶剂对制备的CGO电导率没有影响。

双掺杂铈基电解质材料的研究

主要针对掺杂Zr4+的CeO2基电解质材料进行研究,并引入了第二种掺杂离子Sc3+,以期望能进一步改善其电性能。分析了该两种元素不同掺杂比例对电解质的电导率、微观性质及热过程的影响,并对产生这些差异的原因进行了初步探讨。采用固相法制取双掺杂的CeO2基电解质粉体,并对其最佳条件做了详细的分析。实验结果表明:在微观性质方面,经XRD分析可知,Sc3+改善了ZrO2在CeO2的固溶情况;在电性能方面,应用交流阻抗谱法分析了双掺杂的CeO2基电解质,可知其电导率有一定程度的提高,并得出Sc3+∶Zr4+∶Ce4+在摩尔比为5∶25∶7时活化能最小,电导率最佳。

Ce基催化剂NH_3选择性催化还原NO_x的研究进展

氨选择性催化还原NO_x(NH_3-SCR)技术是目前应用最为广泛的烟气脱硝技术,而SCR催化体系是NH_3-SCR技术的核心。近年来,CeO_2因较好的储氧释氧等能力而受到了广泛关注。因此,本文综述了Ce基催化剂用NH_3-SCR反应的研究现状,重点介绍了金属氧化物掺杂和酸改性铈基催化剂,并对铈基脱硝催化剂可能的研究与发展方向进行了展望。