SOFC阳极阻挡层La_(0.3)Ce_(0.7)O_(2-δ)薄膜的制备

镓酸镧基SOFC存在的关键问题是在阳极/电解质界面发生固相反应生成绝缘相,一个根本的解决办法是在阳极与电解质之间制备一层薄且致密的阻挡层La0.3Ce0.7O2-δ(LDC30)。本文采用共沉淀法制备了LDC30的前驱体,高温煅烧后,通过XRD分析和粒度分布测试,表明La2O3成功地掺杂到CeO2晶格中,制得了粒径较小的纯相LDC30粉体,并确定了最佳的煅烧条件是在1000℃下煅烧2h。采用丝网印刷法将阻挡层浆料涂覆在电解质表面并高温烧结,通过烧结收缩曲线及微观形貌观测,发现在1400℃时烧结2h可以成功的制备一层厚约10μm的致密的阻挡层薄膜,将电池的放电性能提高了44%。

双相质子导体BaCe_(0.9)Y_(0.1)O_(3-δ)/La_(1.95)Ca_(0.05)Ce_2O_(7-δ)的制备及性能研究

采用固相反应法成功制备了双相质子导体BaCe0.9Y0.1O3-δ/La1.95Ca0.05Ce2O7-δ(7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7)。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分别对样品的物相结构、微观形貌进行了表征,对样品在CO2和沸水中的稳定性进行了研究,并应用IM6e型电化学工作站测定了其在空气、氩气、湿润的4%H2/Ar 3种气氛从450～850℃的电导率。实验结果表明,不同比例复合的样品经1500℃烧结后均形成了明显的双相结构且获得了致密的烧结体。随着样品中La1.95Ca0.05Ce2O7-δ比例的增加,其对CO2和沸水的化学稳定性增加。在所研究的各种比例的复合材料中,BaCe0.9Y0.1O3-δ-La1.95Ca0.05Ce2O7-δ(3∶7)具有最高的电导率,850℃时在湿润的4%H2/Ar气氛下的电导率为2.49×10-2S/cm,电导活化能为1.13eV。

Gd0.2Ce0.8O2包覆LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极制备及性能

应用丝网印刷和共烧结制备LaNi0.6Fe0.4O3-δ/Sc0.1Zr0.9O1.95/LaNi0.6Fe0.4O3-δ对称电池.以硝酸铈和硝酸钆为原料,柠檬酸作燃料,燃烧合成Gd0.2Ce0.8O2(GDC)包覆的LaNi0.6Fe0.4O3-δ(LNF)阴极.实验表明,在750oC工作温度下,纯LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极的极化电阻为0.70Ω.cm2,而21.3%(by mass,下同,如无特殊标注均为质量分数)GDC包覆的LNF-GDC复合阴极的极化电阻最小(0.13Ω.cm2),活化能最低(136.80 kJ.mol-1),故其阴极性能最佳.GDC的包覆加速了气体/阴极/电解质三相界面反应区的扩散过程,降低了阴极极化电阻.

La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_(3-δ)的合成、表征及对硝胺改性双基推进剂的燃烧性能影响研究

为探讨钙钛矿型氧化物对硝胺改性双基推进剂燃烧性能的影响,用硬脂酸凝胶燃烧法制备了钙钛矿型La0.8Sr0.2CoO3-δ,运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱及光电子能谱(XPS)技术对所得粉体进行了表征,并用热重-差示扫描量热(TG-DSC)技术研究了La0.8Sr0.2CoO3-δ对推进剂中主要组分黑索今(RDX)的催化热分解作用,实验了La0.8Sr0.2CoO3-δ粉体对硝胺改性双基推进剂的燃速和压力指数的影响。结果表明:添加2.0%La0.8Sr0.2CoO3-δ可使RDX分解峰温提前,且分解热增加;与不加La0.8Sr0.2CoO3-δ相比,在所有的压力下,La0.8Sr0.2CoO3-δ的少量添加使推进剂燃速有不同程度的提高,且使推进剂的压强指数降低;与LaCoO3相比,La0.8Sr0.2CoO3-δ对硝胺改性双基推进剂的燃烧表现了更好的催化作用。

xLi_2MnO_3-(1-x)LiNi_(0.7)Co_(0.3)O_2的低温燃烧合成及电化学性能研究

采用低温燃烧法合成了锂离子电池正极材料xLi2MnO3-(1-x)LiNi0.7Co0.3O2,对合成产物的结构、形貌和电化学性能进行了系统的研究,通过单因素试验对合成条件和材料的组成进行了优化。结果表明:采用低温燃烧法合成的富锂层状正极材料具有α-NaFeO2型层状结构、球状形貌和良好的电化学性能;其最佳合成条件为:回火温度850℃,回火时间20 h;Li2MnO3的最佳配比为x=0.7。在此条件下合成的0.7Li2MnO3-0.3LiNi0.7Co0.3O2,最高放电比容量达到263.1 mAh.g-1,并具有良好的循环性能和倍率性能。

Ba_(0.9)La_(0.1)Ce_(0.9)Nd_(0.1)O_(3-α)陶瓷的离子导电性(英文)

用高温固相反应法制备了Ba0.9La0.1Ce0.9Nd0.1O3-α质子导电性陶瓷，粉末X-射线衍射（XRD）分析表明，该陶瓷为单一钙钛矿型斜方晶结构。在500～900℃温度范围内，分别用气体浓差电池方法和交流阻抗谱技术研究了材料在不同气体气氛中的离子导电性，并与Ba0.9La0.1Ce0.9Nd0.1O3-α材料的离子导电性进行了比较。结果表明，在500～900℃温度范围内、湿润氢气中，Ba0.9La0.1Ce0.9Nd0.1O3-α材料的质子迁移数为1，是一个纯的质子导体。在干燥空气中，该材料是一个氧离子和电子空穴的混合导体．氧离子迁移数为0．295～0．081，氧离子电导率高于Ba0.9La0.1Ce0.9Nd0.1O3-α。在湿润空气中，该材料是一个质子、氧离子和电子空穴的混合导体，质子迁移数为0．151～0．009，氧离子迁移数为0．300～0．107，质子电导率低于Ba0.9La0.1Ce0.9Nd0.1O3-α材料。在氢-空气燃料电池条件下，Ba0.9La0.1Ce0.9Nd0.1O3-α。材料是一个质子、氧离子和电子的混合导体，离子迁移数为0．964～0．853，离子电导率与Ba0.9La0.1Ce0.9Nd0.1O3-α，材料相近。

中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba1-xSrxCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ的制备与性能研究

采用固相法合成Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)阴极材料。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和微观形貌进行了表征。XRD测试结果表明Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ样品经1000℃,烧结10 h后形成了立方钙钛矿结构。从样品的电镜照片看出样品具有均匀的孔隙率,电解质(Ce0.85Sm0.15O1.925)-阴极(Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ)之间的界面结合良好。电化学交流阻抗测试结果表明Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ中掺入Sr可以明显地降低阴极的极化电阻,随着Sr含量的增多,阴极的界面极化电阻(RP)先减少后增大,当Sr的含量x为0.2时Rp值最小。以Ce0.85Sm0.15O1.925(SDC)电解质为支撑体,Ni0.9Cu0.1-SDC为阳极,Ba0.8Sr0.2Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ为阴极的单电池的最大功率密度在600℃时达到155 mW/cm2。实验结果表明Ba0.8Sr0.2Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ材料是一种电化学性能较为优良的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。

La_(0.7)Sr_(0.3)Ga_(0.6)Fe_(0.4)O_(3-δ)氧离子导体材料的制备与表征

以相应的金属氧化物和盐为原料,通过甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成出La_(0.7)Sr_(0.3)Ga_(0.6)Fe_(0.4)O_(3-δ)(LSGF)粉末,经压制、烧结后,得到LSGF烧结体试样。采用X射线衍射仪(XRD)对所得前驱体及其煅烧后粉体的相组成进行分析;采用扫描电镜(SEM)及X射线冠电子能谱仪(EDS)对烧结体的微观组织和成分进行了观察,还对烧结体的致密度、电导率和热膨胀系数等进行了测试分析。实验结果表明,甘氨酸-硝酸盐法所制备的前驱体粉末在700℃煅烧5 h后可获得具有单一钙钛矿结构的LSGF粉末,其晶粒尺寸在45 nm左右,所制备的LSGF烧结体在400～900℃范围的电导率在3.97～4.42 S·cm^(-1)之间,热膨胀系数在9.2×10^(-6)~11.12×10^(-6)K^(-1)之间。

BaCo_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3-δ)离子-电子混合导体电导性能研究

用四电极法研究了 BaCo0．7 Fe0．2 Nb0．1 O 3-δ（BCFN）离子-电子混合导体的总电导率随温度的变化规律；通过阻塞电极法测量了 BaCo0．7 Fe0．2 Nb0．1 O 3-δ氧离子电导率随温度的变化规律；通过计算得到了电子电导率随温度的变化规律.研究结果表明,在温度低于550℃以下时,电子电导起了决定作用,随着温度的升高总电导率和电子电导率均呈现出显著增加的趋势,表现为 P 型半导体特征；当温度在550~650℃时,由于晶格氧的脱附,消耗了自由电子,导致电子电导率略有下降,使得总电导率表现出类似的变化规律,通过计算得到在550℃以下 BCFN 混合导体的电子电导的表观活化能为0．30 eV；当温度高于650℃以上时,由于氧空位增加导致氧离子电导率随温度升高迅速增大,使得总电导率又呈现增加的趋势,计算得到氧离子迁移活化能为1．18 eV；O 2-TPD 研究结果证明了在550~650℃时存在明显的晶格氧的脱附峰,晶格氧的脱附显著影响了 BCFN 混合导体电子电导率和总电导率.当温度低于650℃以下时,电子的迁移数接近100％,当温度高于650℃以上时,氧离子的迁移数迅速增大,900℃氧离子迁移数可达到8．97％.

EDTA-柠檬酸络合法制备阳极催化剂La_(0.7)Sr_(0.3)Cr_(0.87)Y_(0.13)O_(3-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。

溶胶-凝胶法制备La_2Ce_2O_7:Eu^(3+)及其发光性能

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)合成La_2Ce_2O_7:Eu^(3+)系列红色荧光粉,并研究煅烧温度、Eu^(3+) 掺杂浓度以及不同种类电荷补偿剂对样品发光性能的影响.通过XRD、SEM、荧光光谱对样品的晶体结构、形貌以及发光性能进行测量和表征.结果表明:实验所得样品主晶相为La_2Ce_2O_7,属于萤石结构.Eu^(3+) 及电荷补偿剂的掺杂没有改变其晶体结构.合成的样品在467 nm蓝光激发下发出612 nm的红光.样品的发光强度随煅烧温度以及Eu^(3+) 掺杂浓度的提高先增强后减弱,样品的较优的煅烧温度为1 100℃,Eu^(3+) 较优的掺杂浓度为10%(摩尔百分比).掺入电荷补偿剂可以有效增强样品的发光强度,其中掺入Li+后发光增强的效果最显著.

以DME为还原剂的钙钛矿类催化剂存储还原NO_x的试验

以LaCoO3/K2CO3/Ce0.8Zr0.2O2为催化剂,分别采用程序升温脱附(TPD)和程序升温表面反应测试(TPSR)、恒温存储试验以及以二甲醚(DME)为还原剂的NOx存储-还原循环试验,研究了催化剂存储NOx的热稳定性、NOx存储性能以及DME为还原剂的NOx存储还原(DME-NSR)性能,并考察反应温度和再生时间对DME-NSR的影响规律.结果表明:该催化剂具有较好的存储性能和氧化性能;DME-NSR等温存储-还原循环试验在350℃和400℃下NOx转化率均在60%～80%.

La,Nb共掺杂BiFeO_3薄膜中的光致应变效应及应力调控

本文利用反射式飞秒抽运-探测技术,系统研究了飞秒激光诱导La和Nb共掺杂的铁酸铋(Bi0.8La0.2Fe0.99Nb0.01O3)薄膜中纵向声学声子的动力学过程,声学声子的产生源于光致应变效应.实验发现不同的衬底(ZrO2和PbMg1/3Nb2/3-PbTiO3)可以调制外延生长的Bi0.8La0.2Fe0.99Nb0.01O3薄膜的面外弹性系数C⊥.此外,通过对压电晶体衬底PbMg1/3Nb2/3-PbTiO3外加电压,实现了对薄膜应力的调制.