La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3系阴极材料制备及表征

La1-xSrxCo1-yFeyO3系(LSCF)钙钛矿结构氧化物是一类性能优异的离子-电子混合导体,同时具有良好的化学稳定性和催化活性,有望作为中低温条件下工作的固体氧化物燃料电池阴极材料的候选材料.本文采用固相反应法制备了多孔La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3(y=0.2～0.8)氧化物陶瓷,通过XRD,TG/DTA等测试技术研究了LSCF的结构与制备过程,采用直流四探针法测试了样品的电导率,同时考察了这类组成样品的热膨胀系数.结果表明,这类组成的电导率都有着相同的变化趋势,即先随温度升高而增大,至极大值后又开始降低.分析表明,除了存在小极化子导电机制外,同时还可能存在以下几种机理:1)热激发引起Co3+离子的电荷歧化;2)高温下氧空位生成导致的离子补偿;3)Fe4+较Co4+优先进行电子补偿.

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3系阴极材料的电性能

La1-xSrxCo1-yFeyO3系(LSCF)钙钛矿结构氧化物是一类性能优异的离子-电子混合导体,同时具有良好的化学稳定性和催化活性,有望作为中低温下工作的固体氧化物燃料电池阴极材料的候选材料.本文考察了La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3(y=0.2～0.8)系材料的导电机制.XPS光电子能谱分析表明,除了存在小极化子导电机制外,同时还可能存在以下几种机理:1)热激发引起Co3+离子的电荷歧化;2)高温下氧空位生成导致的离子补偿;3)Fe4+较Co4+优先进行电荷补偿.

La_(1-x)Sr_xCo_(1-y)Fe_yO_3材料制备及结构分析

以溶胶-凝胶法制备La_(1-x)Sr_xCo_(1-y)Fe_yO_3粉体,对粉体在不同温度热处理后的晶体结构进行XRD表征,详细研究粉体的成分组成以及发生的结构转变。结果表明,凝胶前驱体粉体颗粒比表面增大有利于钙钛矿结构晶相形成;合成粉体受前驱体比表面程度影响形成两种具有不同空间群钙钛矿结构晶相,并且各晶相元素化学计量比不相同,两相体系较稳定。

La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(1-y)Fe_yO_3微波电磁特性与损耗机制

用溶胶-凝胶法制备La0.8Sr0.2Mn1-yFeyO3（y=0．10，0．12，0．14，0．16）样品，测试并分析该样品在2～18GHz微波频率范围的复介电常数、复磁导率、损耗角正切及微波吸收系数与频率的关系，发现y=0．12，0．14时吸波的效果最好。样品厚度为2mm、y为0．12时，有2个吸收峰，吸收峰值最高达22dB，10dB以上吸收频带宽度达6．2GHz；厚度2．21mm样品8dB以上的吸收频宽达8．5GHz。初步探讨了该材料的电磁损耗机理，电磁特性参数在频率为12．4GHz位置发生阶跃式变化，在小于12．4GHz频率范围以介电损耗为主，在大于12．4GHz频率范围以磁损耗为主，这与Fe对Mn^3＋-O-Mn^4＋之间的影响有关。电导率测试表明在室温范围内电导在半导体范围内，有利于降低微波在氧化物表面的反射率。

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3钙钛矿复合氧化物的GNP法合成与导电性能

采用甘氨酸 -硝酸盐 ( GNP)法合成出 La0 .6Sr0 .4Co1-y Fey O3 ( y=0～ 1 .0 )体系复合氧化物 ,对合成产物的结构、烧结性能和导电性进行了表征 .研究结果表明 ,不同 n( Co) / n( Fe)比的合成粉料中形成菱形六面体钙钛矿结构 ,合成粉料的颗粒细小均匀 .在室温～ 90 0℃范围内 ,La0 .6Sr0 .4Co O3 ( y=0 )的电导率随温度的升高而单调降低 ,其它 n( Co) / n( Fe)比的样品电导率随着温度升高到 60 0℃附近时达到最大值 .在低温段 ,La0 .6Sr0 .4Co1-y Fey O3 体系的导电行为符合小极化子导电机制 ,导电活化能随 n( Co) / n( Fe)比的降低而增大 .与常规固相合成法相比 ,甘氨酸 -硝酸盐法制备的 La0 .6Sr0 .4Co1-y Fey O3 具有更高的烧结活性和电导率 .

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。

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3的混合导电性研究

采用直流四探针法和两端子电子阻塞电极交流阻抗谱研究了GNP法制备La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3陶瓷的电子-离子混合导电性能.在室温-900℃范围内,La0.6Sr0.4CoO3的电子电导率随温度的升高而单调降低,其它样品的电子电导率随温度的升高在600℃附近达到最大值.La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3陶瓷的氧离子电导率随温度的升高而增加.在相同温度下,随着Co／Fe比例的增加,La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3陶瓷的电子电导率和氧离子电导率增加,电子导电活化能和离子导电活化能降低.氧离子迁移数随温度的升高而增加,随Co／Fe比例的增加而降低。

固相反应合成La_(1-x)Sr_xMnO_3的机理

以La2O3,MnO2和SrCO3为原料,通过固相反应合成SOFC的阴极粉料LSM,利用XRD,TGA/DTA热分析仪等现代分析仪器研究了该材料的反应历程.结果发现,实验过程首先出现了La2SrOx相,并在350～1000℃的较大范围内一直存在,到800℃时才出现LaMnO3.通过分析研究,反应过程先是La2O3+SrCO3→La2SrOx+Co2,然后为La2O3+MnO2→LaMnO3,,最后发生La2SrOx和LaMnO3向La1-xSrxMnO3转化.这一结果与人们一致公认的反应历程,即先发生La2O3+MnO2→LaMnO3,然后是LaMnO3+SrCO3→La1-xSrxMnO3有较大差异.

Sr掺杂量对La_(1-x)Sr_xMnO_(3-δ)离子导电性能的影响

本文从La1 -xSrxMnO3-δ材料的缺陷结构出发 ,探讨了材料在高温条件下离子 (氧离子 )导电的形成机制。分析了Sr掺杂量对氧离子导电性的影响 ,发现当Sr掺杂量x =0 .5时 ,La1 -xSrxMnO3-δ材料的离子电导率达到最大 ,因为在这一掺杂浓度时 ,材料中形成了最佳的氧空 (氧离子 )传输通道。

复合阴极材料La_(1-x)Sr_xCuO_(3-δ)-SDC的制备及电学性能

合成具有单相正交钙钛矿结构的La1-xSrxCuO3-δ(x=0.15,0.2,0.3,0.4)系列样品,碘量滴定法实验结果表明,随着Sr掺入量的增加,Cu3+离子的含量逐渐增加.电学性能研究结果表明,La0.7Sr0.3CuO3-δ电导率最高,与La0.6Sr0.4CoO3-δ相比,La0.7Sr0.3CuO3-δ具有更好的电化学性能,可作为一种新的中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料.将La0.7Sr0.3CuO3-δ与不同质量比的中温电解质Ce0.85Sm0.15O2-δ(SDC)固相混合,制备复合阴极材料,电化学性能测试结果表明,掺入适量的SDC有利于降低La0.7Sr0.3CuO3-δ电极的极化,获得性能更优越的IT-SOFC阴极材料,提高在中温区单电池的输出功率.

La_(1-x)Sr_xFeO_(3-δ)系钙钛矿材料的表征和性能

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La1-xSrxFeO3-δ(x=0.0￣0.6)系列粉体。用FTIR、TG-DTA、XRD等对产物形成过程及结晶学特征进行了研究,考察了合成样品与Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)的化学相容性;利用碘滴定法测定了该系列产物中Fe元素的平均表观化合价和氧的非化学计量值。结果表明,所合成的系列样品均形成具有ABO3型结构的钙钛矿固溶体。随A位取代Sr含量的增加,IR谱图上560cm-1附近B-O键伸缩振动的红外吸收峰蓝移,意味着钙钛矿产物中Fe-O键的共价性成分增强。实验还发现,Fe元素的平均化合价先随样品中Sr含量的增加而升高,并以La0.6Sr0.4FeO3-δ样品达最高,而后降低;样品中氧的非化学计量值则随掺Sr量的增加单调增大。四探针法电导测量结果表明,在x≤0.4时,La1-xSrxFeO3-δ系列陶瓷烧结体在中温(450￣800℃)区的电导率,随Sr掺入量的增大而增大,La0.6Sr0.4FeO3-δ样品的电导率最高,进一步增大Sr含量导电性能变差。在低温段,样品的导电行为符合小极化子导电机制。该系列材料与SDC电解质材料具有良好的化学相容性。

La_(0.6)Ce_(0.4)Mn_(1-y)Fe_yO_3微波吸收特性

用溶胶-凝胶法制备了La0.6Ce0.4Mn1-yFeyO3（y=0.00,0.12,0.14,0.16,0.18）样品。用微波矢量网络分析仪测试了该样品在2-18 GHz微波频率范围的复介电常数、复磁导率,根据测量数据计算了电磁损耗角正切及微波反射率与频率的关系。结果表明,当B位掺入铁元素时,样品吸收峰值增大,有效吸收频带增宽,在y=0.14时,样品微波吸收效果最好。当样品厚度为2.00 mm,y=0.14时,吸收峰值为38dB,10 dB以上频带宽度达4.1 GHz。初步探讨了该材料的电磁损耗机理,发现损耗吸收来自磁损耗和介电损耗的共同作用,吸收峰所在频率介于介电损耗角正切最大值与磁损耗角正切最大值对应的频率之间,即在12.7 GHz附近。对样品的电阻率测试表明,其室温范围内电导在半导体范围内,有利于降低微波在样品表面的反射率。

稀土空位庞磁电阻材料La_((1-x)2/3)Ca_(1/3)MnO_3的结构变化和输运性质

利用标准的固相反应法制备了La(1-x)2/3Ca1/3MnO3(x<0.1)系列具有稀土La空位的庞磁电阻锰氧化物多晶样品。X射线粉末衍射(XRD)测量分析表明所有的样品均为单相,单胞具有正交对称性(Pnma)。分析了不同浓度的La空位对磁电输运性质的影响:随着空位浓度的增大,绝缘体-金属的转变温度(TMI)几乎不变(约为267K),这表明少量的稀土空位不会破坏双交换作用;但当La空位浓度x>0.04时,零场电阻率增大,但磁电阻(MR)值减小;在x=0.04时MR值在转变温度TMI处达到最大值约为220%(8T)。

La_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3掺杂RE(RE=Pr、Eu、Y、Tb)的结构、红外及磁学性质

采用空气中固相反应烧结法制备了一系列钙钛矿结构的(La1-xREx)2/3Sr1/3MnO3(RE=Pr、Eu、Y、Tb;x=0、0.3或0.4)掺杂稀土锰氧化物多晶样品。X射线衍射(XRD)分析表明随着RE离子半径的减小,样品XRD的衍射峰位置普遍向高角度偏移,2θ增大0.02～0.62°。扫描电镜(SEM)观测的结果表明掺杂RE离子的半径越小,形成多晶样品的晶粒越小,未掺杂RE的La2/3Sr1/3MnO3在所有的样品中晶粒最大。红外吸收光谱测量发现样品在599～629cm-1范围出现了吸收峰并且峰的位置随掺杂RE离子半径的减小而向低频方向偏移。样品的磁性质测量表明掺杂稀土离子的半径及磁矩对材料的磁电阻有明显影响。

近紫外激发Sm^(3+)与Sr^(2+),Ba^(2+),Bi^(3+)共掺杂的La_(1/3)NbO^3的发光性质

通过高温固相反应合成了La1/3NbO3∶Sm3+荧光粉.样品的荧光光谱表明,La1/3NbO3∶Sm3+荧光粉最强的激发带在406 nm,对应于Sm3+的6H5/2→4K11/2跃迁,属于近紫外区(365～410 nm).当激发波长为406nm时,样品的最强发射峰位于596 nm,是由Sm3+的4G5/2→6H7/2跃迁而产生的.因此,La1/3NbO3∶Sm3+可以作为基于近紫外激发的白光发光二极管(LED)的红光材料.而且,La位共掺杂Sr2+,Ba2+和Bi3+使样品的荧光强度大大增加,在最佳掺杂浓度时的量子产率分别为5.4%,7.5%和5.3%.

La_(0.67)Ca_(0.33)Mn_(1-x)Al_xO_3体系的结构和输运特性研究

研究了Al离子的Mn位替代对巨磁阻材料La0.67Ca0.33MnO3体系的结构和输运特性的影响。结果表明,随Al3+替代量的增加,在整个替代范围内,晶胞体积表现出单调减小的规律。体系的电阻率急剧增加,绝缘体 金属转变温度TIM向低温方向移动,且与Al3+替代量存在线性关联。对少量Al3+替代量,在T>TIM的高温区域体系的输运特性满足热激活模型,在T<TIM的低温区域满足金属输运行为。这种输运行为随Al3+替代的变化特征,可从Al3+对Mn3+-O2--Mn4+双交换通道的破坏和所导致的晶格畸变方面给予解释。Al3+替代改变了电子的局域环境,进而影响到体系的输运行为。

多孔莫来石纤维陶瓷负载La_(1-x)Sr_xCoO_3(x=0．2～0．8)的NO+CO催化研究

采用真空浸渍法制备了多孔莫来石纤维陶瓷负载La1-xSrxCoO3(x=0．2、0．4、0．6、0．8)钙钛矿型催化剂．利用XRD、SEM、BET等对样品进行了表征．通过XRD发现,所制备的La1-xSrxCoO3催化剂除了存在典型的钙钛矿结构外,图谱中还发现了La(OH)3峰,而且随着x值的减小La(OH)3的衍射峰越来越尖锐．由SEM可以观察到载体具有立体网状结构并且负载在载体上的催化剂颗粒分散性较好．BET表明随着x增加,比表面积相应增加．利用一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)对所制备的La1-xSrxCoO3系列载体催化剂的催化活性进行了测试比较,发现当Sr取代量为x=0．2时,La1-xSrxCoO3整体催化活性较好．

La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ阳极材料的固相合成及导电性能研究

采用固相法制备固体中温氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ(LSCM),用X射线衍射(XRD)分析了LSCM材料中钙钛矿相的形成过程,直流四探针对合成材料的导电性能进行了研究,碘量法测定了材料中的非化学计量值。结果表明:固相法制备所得到的产物分别在1250和1350℃下烧结15h都能得到单一的钙钛矿相;对LSCM样品导电性能研究表明,其电导率随温度的升高而增加,在850℃时空气气氛下的电导率可达22.04S·cm-1;LSCM系列材料的电导率随着氧的非化学计量值的增加而提高。用丝网印刷方式,制备以LSCM为阳极,La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ(LSGM)为电解质,La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ(LSCF)为阴极的单电池,并对其性能进行测试,最大功率输出密度约100mW·cm-2。

La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3薄膜结构与输运性质

用磁控溅射方法在不同单晶衬底材料上制备了一系列含La2/3Ca1/3MnO3(LCMO)薄膜。当薄膜厚度大于200?,在我们实验条件下可观测到金属-绝缘体转变,且转变温度随厚度和衬底材料而变化。渗流电阻模型被用来解释薄膜材料的电输运特性,结合薄膜外延特性(晶格失配)和薄膜与衬底的相互作用,及薄膜表面、界面粗糙度的测量可知薄膜的剩余电阻、极化子的激活能、金属-绝缘体转变温度等密切与薄膜质量相关。