低温燃烧法制备中温SOFC电池负极 NiO/Ce0.7La0.3O1.85复相粉体

以La(NO3)3、Ce(NO3)3、Ni(NO3)2和有机燃料为原料,采用低温燃烧法制备NiO/Ce0.7La0.3O1.85复合粉体,讨论了燃烧合成过程中氧化物与有机燃料的比率及点火温度对反应产物性质的影响.结果表明:随着比率的增大,粉体的结晶性和比表面积增大.当氧化物与燃料的比例为2:1时,可成功合成结晶充分的粉体,但点火温度对粉体的影响不大.通过对粉体的SEM、TEM、表征,结果表明:低温燃烧合成的NiO/Ce0.7La0.3O1.85粉体细小且分散均匀,比表面积达4.32m2·g-1,一次颗粒粒径为0.5μm～5μm.

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%。

钙钛矿锰氧化物La_(0.3)Ca_(0.7)Mn_(0.96)W_(0.04)O_3在电荷有序相中的磁性质

采用固相法制备了样品La0.3Ca0.7Mn0.96W0.04O3. 通过测量样品的M-T曲线、 M-H曲线和ESR曲线, 研究了La0.3Ca0.7Mn0.96W0.04O3的磁性质. 结果表明： 在265 K时形成电荷有序相（CO相）. 当T＞265 K时, 表现为顺磁;当T＜225 K时, 表现为长程反铁磁（在AFM本底中存在少量FM成分）, 形成少量FM相与AFM/CO相共存;从265～225 K, 随温度降低在电荷有序态下从顺磁向反铁磁转变. 测量了La0.3Ca0.7Mn0.96W0.04O3样品的ESR谱线宽, 样品的顺磁共振线宽ΔHPP的值随着温度的降低是增加的, 表明随着温度的降低样品的铁磁关联增强.

钙钛矿型La_(0.3)Ca_(0.7)FeO_3的制备及其电化学性能

采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备了钙钛矿型复合氧化物La0.3Ca0.7FeO3,并用X-射线衍射分析,扫描电镜,X-射线能谱仪对纳米晶体的晶型、晶粒大小、形貌及组成进行表征.用乙炔黑为载体制备功能氧电极,采用三电极体系,测试循环伏安曲线.结果表明:800℃焙烧2 h得到完整的晶体,晶体粒子大小均匀,粒径为17.9 nm,为菱形晶系;同时该氧电极具有明显的电催化特性.

压力对La_(0.3)Bi_(0.2)Ca_(0.5)MnO_3中晶格畸变的影响

利用同步辐射X射线衍射技术 ,对La0 .3Bi0 .2 Ca0 .5MnO3 中存在的Jahn Teller畸变进行了原位的高压研究。实验表明 ,外加压力能有效地影响到晶格中Mn—O键长和Mn—O—Mn键角的变化。当压力为 1.8GPa时 ,在晶格中存在的两种不同畸变模式之间的相互作用下 ,导致了位于a b基面上的Q2

La_(0.3)Sr_(0.7)Fe_(0.7)Cu_(0.2)Mo_(0.1)O_(3-δ)钙钛矿超细陶瓷粉体制备与催化性能研究

采用溶胶低温燃烧法制备了单一组成的La0.3Sr0.7Fe0.7Cu0.2MO0.lO3-δ（LSFCM）超细钙钛矿陶瓷粉体。用XRD，SEM以及TA等方法对粉体的物相、形貌、粒度以及导电性能等进行了表征。考察了LSFCM陶瓷粉体对甲烷部分氧化（POM）制备合成气的催化活性与稳定性。结果表明：溶胶燃烧粉末经800℃下煅烧4h可得到平均粒径小于35nm的立方钙钛矿结构LSFCM陶瓷粉体，相对密度为96．7％的LSFCM烧结体在空气气氛600℃温度下电导率达到26．27S·cm^1，在950℃、CH4／O2比为1．5～2．0时，甲烷转化率及一氧化碳与氢气选择性均达到90．0％以上；反应43h后虽产生少量积炭，但仍能保持钙钛矿结构，表明LSFCM粉体对甲烷部分氧化制合成气反应具有良好的催化活性和稳定性。

中温SOFC电池阳极NiO/Ce_(0．7)La_(0．3)O_(1．85)的性能研究

以La(NO_3)_3、Ce(NO_3)_3、Ni(NO_3)_2和有机燃料为原料,采用低温燃烧法制备一系列不同NiO含量的NiO/ Ce_(0.7)La_(0.3)O_(1.85)复合阳极粉体,对制备的阳极材料的显微结构、电导性能、热膨胀性能以及电化学催化活性进行了全面的研究。结果表明:具有很好的微观均匀性,较高的电催化活性。

自蔓延高温合成SOFC阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3

设计了4类共9个化学反应,采用自蔓延高温合成的方法合成了固体氧化物燃料电池阴极材料La0.7Sr0.3MnO3.4个反应体系分别是:La2O3,SrCO3,Mn粉与氧化剂NaClO4或Ba(ClO4)2在空气中的反应;La2O3,SrCO3与Mn粉在氧气中的反应;LaCl3,SrCl2,MnCl2与氧化剂NaO2或Na2O2在空气中的反应;La(NO3)3,Sr(NO3)2,Mn粉与C3N6H6在空气中的反应.XRD和I.C.P分析表明:采用SHS法成功合成了菱方晶系(R3C)钙钛矿结构的La0.7Sr0.3MnO3粉末,其中大部分反应体系合成产物为单相La0.7Sr0.3MnO3.该方法能显著降低材料制备成本,有利于推动SOFC的实用化和产业化进程.

溶胶-凝胶微波加热合成Ca_(2.7)La_(0.3)Co_4O_9前驱粉

以硝酸钙、硝酸钴、硝酸镧和柠檬酸等为原料,用溶胶-凝胶法制备出凝胶,在100℃下烘干,然后用微波炉加热,合成了Ca2.7La0.3Co4O9前驱粉体。讨论了微波合成参数对粉体晶相和晶粒度的影响。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对制备的粉体进行了测试。结果表明,溶胶-凝胶结合微波加热法可以在较短的时间内制得Ca2.7La0.3Co4O9粉体,且晶形发育比常规加热更完善。微波高火加热20min,可得到纯相的Ca2.7La0.3Co4O9前驱粉。

热处理对La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.8)Co_(0.5)贮氢合金电化学性能的影响

La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5贮氢电极合金经过适当热处理后(1123K),最大放电容量、循环稳定性、高倍率放电性能(HRD)、交换电流密度(I0)以及极限电流密度(IL)都有明显改善,铸态合金电极的最大放电容量为392mAh/g,放电电流密度Id=2000mA/g时,HRD2000=74.0%,I0=266.7mA/g,IL=3425.5mA/g;经1123K保温8h退火的合金电极的最大放电容量提高到414mAh/g,HRD2000=76.2%,I0=407.9mA/g,IL=3753.6mA/g。X射线衍射(XRD)分析表明,衍射峰宽度随着退火温度的升高而变窄,其原因是合金经退火处理相结构的变化和成分的均匀化。

基于La_(0.7)Sr_(0.3)FeO_3的微结构乙醇气体传感器的研制

以La0.7Sr0.3FeO3为敏感材料,设计制成了一种新型的共平面结构气体传感器.基于有限元分析软件Ansys对该传感器结构进行了优化设计.实验测得该传感器对于500ppm浓度乙醇气体的灵敏度为8.0,功耗为261mW,是同种敏感材料烧结型传感器功耗的2/3,响应时间约为1.5s,恢复时间约为2.5s,是一种功耗低、灵敏度高、稳定性好的微结构乙醇气体传感器.

Dy掺入对La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3体系磁性的影响

通过M-T、M-H曲线的测量,研究Dy掺入对La0.7Sr0.3CoO3体系磁性的影响。结果表明,随着Dy含量的增加,样品Tc降低、M值减弱、矫顽力增强,并出现低温下M随着T的降低继续增大的反常现象。研究表明,体系磁性的变化来源于Dy掺入引起晶格参数的改变和磁环境的改变,以及Dy离子诱导的Co离子自旋态的转变。

La_(0.5)RE_(0.3)Sr_(0.2)FeO_(3-δ)(RE=Nd、Ce、Sm)体系双稀土阴极材料的制备与电性能

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成了La0.5RE0.3Sr0.2FeO3-δ(RE=Nd、Ce、Sm)系列复合氧化物粉体.用X射线衍射(XRD)和TG-DSC分析了样品钙钛矿物相的形成过程,用Archimedes排水法测量体积密度并计算烧结样品的相对密度,用四端子技术测量电导率.结果显示,掺Nd的样品1200℃烧结2h成为单一立方钙钛矿结构,掺Ce样品有明显的CeO2立方相析出,掺Sm样品主相为钙钛矿结构伴有微弱的杂峰.1250℃烧结2h的La0.5Nd0.3Sr0.2FeO3-δ在600℃时电导率高达100S·cm-1以上,明显高于La0.5Ce0.3Sr0.2FeO3-δ及La0.5Sm0.3Sr0.2FeO3-δ样品的电导率,预示着La0.5Nd0.3Sr0.2FeO3-δ可能是一种良好的中温固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料.

水热合成法制备La_(0.7)Sr_(0.3)FeO_3纳米线的合成机理研究

在表面活性剂CTAB水溶液中添加硝酸盐溶液,并滴加氨水,采用水热合成法在180℃的温度下反应9h,制备了La0.7Sr0.3FeO3前驱体,在700℃下煅烧6h后得到La0.7Sr0.3FeO3纳米颗粒组装的纳米线。利用SEM、TEM和XRD对其形貌、尺寸和结构等进行了表征。制备的La0.7Sr0.3FeO3纳米线是由约为20nm的纳米颗粒组装而成的,纳米线的最大长径比达100以上。通过改变水热合成时间和前驱体的煅烧温度等实验条件,对La0.7Sr0.3FeO3纳米线的物相转化和生长机理进行了分析。表面活性剂CTAB作为生长控制剂和颗粒凝聚载体,能够控制材料沿着轴向生长,形成纳米线。

La_(0.7)Sr_(0.3)FeO_3-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_2复合阴极制备及性能研究

采用固相反应法(SSR)和硝酸盐-甘氨酸燃烧法(GNP)合成La0.7Sr0.3FeO3(LSF)粉体,用于制备中温固体氧化物燃料电池的复合阴极LSF-Sm0.2Ce0.8O2(SDC).用交流阻抗谱研究复合阴极的组成、烧结温度、起始粉体性质等因素对电极界面比电阻的影响.结果表明,在LSF中加入适当比例的SDC可明显提高电极的性能.当SDC的加入量达到其渗流阀值(-50％,质量分数)时,在700℃复合阴极的界面比阻抗约为0.2Ω·cm2,大约为纯LSF的十分之一.电极性能的明显提高的原因是电极离子电导率的提高、CeO2的本征催化性能以及电极三相线密度的增大.

La_(0．7)Sr_(0．3)Cu_(1-x)Fe_xO_(3-δ)系阴极材料的制备与性能研究

采用固相法和EDTA—柠檬酸联合络合法制备了中温固体氧化物燃料电池La_(0.7)Sr_(0.3)Cu_(1-x)Fe_xO_(3-δ)阴极材料,利用直流四探针和交流阻抗技术测试了材料的导电性能和电化学性能,结果表明加入Fe后材料的电导率有所降低,但在高温下仍然具有较高的电导率(>100 S·cm^(-1))。EDTA—柠檬酸联合络合法制备的试样比固相法合成的具有更高的电导率(在800℃时,EDTA—柠檬酸联合络合法制备的试样电导率为255 S·cm^(-1),而固相法的为156 S·cm^(-1))。700℃时的复阻抗测试结果表明Fe的加入降低了La_(0.7)Sr_(0.3)CuO_(3-δ)的极化电阻,其中La_(0.7)Sr_(0.3)Cu_(0.4)Fe_(0.6)O_(3-δ)的极化电阻最小,为2.51Ω·cm^2。

Ca_(0.7)Ti_(0.7)La_(0.3)Al_(0.3)O_3微波介质陶瓷微观组织结构与介电性能

采用固相反应法制备斜方晶系钙钛矿结构Ca0.7Ti0.7La0.3Al0.3O3微波介质陶瓷,研究了Al3+、Ca2+、Ba2+和La3+离子掺杂对CTLA陶瓷微观组织结构和介电性能的影响。研究结果表明不同掺杂离子对于CTLA陶瓷的微观结构和介电性能有很大的影响,不同离子掺杂CTLA陶瓷的晶粒尺寸、气孔率、晶界析出相有很大的不同。Al3+、Ca2+、Ba2+和La3+离子掺杂可以有效降低CTLA陶瓷的谐振频率温度系数,但Ca2+、Ba2+离子掺杂同时也降低了CTLA陶瓷的致密度和Q×f值,Al3+、La3+离子掺杂不仅有效提高了CTLA陶瓷的致密度和Q×f值,并且有效降低了谐振频率温度系数。适量掺杂La3+离子可以有效促进CTLA陶瓷的致密化,提高了CTLA陶瓷的微波介电性能。掺杂0.15mol%La3+的CTLA陶瓷在4.7 GHz下测试介电性能为:εr=48.39,Q×f=32560 GHz,τf=23.68 ppm/C。

La_2(Zr0.7Ce0.3)_2O_7——新型高温热障涂层

采用电子束物理气相沉积技术(EB-PVD)制备了新型La2(Zr0.7Ce0.3)2O7(LZ7C3)热障涂层。研究了涂层的组分、显微结构、表面和横截面形貌以及恒温氧化行为。结果表明:涂层中La2O3/ZrO2/CeO2的相对含量偏离了化学计量比,但X射线衍射(XRD)相结构与靶材非常相似。通过CeO2掺杂后,LZ7C3体材料的热膨胀系数比La2Zr2O7(LZ)大;在1100℃恒温氧化890h的条件下,LZ7C3涂层的抗氧化增重性能明显优于传统的Y2O3部分稳定化的ZrO2(8YSZ)涂层。此外,热膨胀不匹配、黏结层氧化和陶瓷涂层内部微观裂纹的出现可能是导致LZ7C3涂层恒温氧化失效的主要原因。

La_(0.7)Sr_(0.3-x)Ca_xCo_(0.9)Fe_(0.1)O_(3-δ)的柠檬酸盐法制备和性能

采用柠檬酸盐法合成了La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ(LSCCF,x=0.05,0.1,0.15和0.2)粉料。TG-DSC分析表明,凝胶在320℃~558℃分解为相应的氧化物。XRD测试表明:产物前躯体在800℃下热处理3h就可制备出具有畸变钙钛矿结构的LSCCF粉料。电导率测试表明,随着烧结温度的升高和Sr2+含量的增加,样品电导率变大,其导电活化能变小。在600℃~800℃范围内,LSCCF样品的电导率为102S/cm^103S/cm,能够满足中温固体氧化物燃料电池阴极材料的要求。LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质在800℃下烧结10h后没有新相生成,表明LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质具有良好的化学相容性。

La_(0.7)Ca_(0.3)Fe_(0.25)Co_(0.75)O_3-聚苯胺纳米复合材料的合成与表征

用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备掺杂的钙钛矿型La0.7Ca0.3Fe0.25Co0.75O3纳米晶体复合氧化物;以苯胺、过硫酸铵为原料,盐酸为溶剂,采用原位聚合法合成粒径为18.1nm的La0.7Ca0.3Fe0.25Co0.75O3-聚苯胺纳米复合材料。用IR、XRD、SEM和电化学测试对复合材料进行表征。结果表明;La0.7Ca0.3Fe0.25Co0.75O3纳米晶体阻碍了聚苯胺结晶,复合材料中PANI和La0.7Ca0.3Fe0.25Co0.75O3存在相互作用,高分子基体在一定程度上减少了纳米颗粒的团聚。循环伏安表明,在KOH溶液中,复合材料有更好的电化学活性。