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_(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。

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)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。

La_(1-x)Sr_xCo_(0.2)Fe_(0.8)O_3系阴极材料制备及表征

固体氧化物燃料电池 (SOFC)是一种先进的能量转换装置 ,具有高效、无污染、环境友好等优点 ,阴极材料是它的重要组件。La1 -xSrxCo0 2 Fe0 8O3钙钛矿结构氧化物是一类性能优异的离子 电子混合导体 ,可作为其阴极材料。本文采用固相反应法制备出固体氧化物燃料电池的多孔阴极材料La1 -xSrxCo0 2 Fe0 8O3(LSCF ,x =0 1～ 0 6 ) ,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 ,同时测定了这类组成样品的热膨胀系数。结果表明 ,制备的样品为单一钙钛矿相 ,随着Sr含量增加 ,XRD衍射峰值向高角度方向稍有偏移。电导率随着温度及Sr含量的变化出现极大值 ,其导电机理在低温下是以小极化子跃迁机理为主 ,高温下则是氧空位的电荷补偿占主导地位。

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3(y=0.2,0.8)复合氧化物混合导电性能研究

采用甘氨酸-硝酸盐（GNP）法制备了La0．6Sr0．4Co1-yFeyO3（y=0．2，0．8）g合氧化物，研究了材料的结构、电子-离子混合导电性能及其相关性。结果表明，La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3（y=0．2，0．8）合成粉料的颗粒细小均匀（～100nm），陶瓷形成菱形六面体钙钛矿结构。与La0．6Sr0．4Co0．2Fe0．8O3（y=0．8）陶瓷相比，La0.6Sr0.4Co0．8Fe0．2O3（y=0．2）陶瓷的晶粒尺寸大、致密度较高。在La0.6Sr0.4Co0．8Fe0．2O3（y=0．2）陶瓷中观察到Co^3＋离子歧化对电子导电性能的影响。与La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3（y=0．8）陶瓷相比，La0.6Sr0.4Co0.8Fe0．2O3（y=0．2）陶瓷具有更优异的电子-离子混合导电性能，材料在混合导电性能上的差异与其电子结构和显微结构紧密相关。

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-y)Fe_yO_3系阴极材料的有机凝胶法合成与电性能

采用有机凝胶法合成了中温固体氧化物燃料电池（IT-SOFCs）阴极材料La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3（LSCF）,通过TG-DTA,XRD研究了凝胶前驱体的热分解及其相转化过程,使用直流四引线法测量了烧结体的电导率,并初步探讨了电输运机制.结果表明：凝胶前驱体在850℃焙烧2 h可以形成颗粒细小（约20 nm）、完全晶化的纳米粉体;所有LSCF烧结体的电导率随温度的升高基本上都呈先增大后减小的趋势,并在650-750℃之间达到最大值,中低温段的电导率随温度的变化符合小极化子导电机理.在相同温度下,随着Co/Fe比例的增加,LSCF烧结体的电导率增大,中低温区域内的表观活化能下降.在700℃时,La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3陶瓷的电子电导率在195-792 S.cm^-1之间,完全能够满足IT-SOFCs的要求.

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。

阴极材料La_(0.7)Sr_(0.2)Ca_(0.1)Co_(1-y)Fe_yO_(3-δ)的微波烧结法制备及性能

以碳酸盐和氧化物为原料，采用微波固相烧结法制备了La0.7Sr0．2Ca0.1CO1-yFeyO3-δ（简称：LSCCF，y=0．1，0．2，和0．4）粉料。借助差示扫描量热-热重分析（DSC-TG）、X射线衍射分析（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对LSCCF粉料的形成过程、晶体结构和粒度形貌进行了研究。实验结果表明，LSCCF粉料的形成过程分为3个阶段——反应原料的变化阶段、LaCoO3基氧化物形成阶段和LSCCF固溶体形成阶段；适宜热处理制度为1200℃下保温30min，且制备出的LSCCF粉料为均一的钙钛矿结构。使用直流四极探针法测定了LSCCF样品在空气气氛下的电导率，发现该体系材料的电导率随着烧结温度的升高和Fe2＋含量的减少而变大，在500-800℃范围内，大于500S／cm，高于固相合成法的电导率最大值100S／cm。LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质的混合物在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。

反向滴定共沉淀法合成新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3-x)Ca_xCo_(1-y)Fe_yO_(3-δ)

以氢氧化钠和碳酸钠混合碱为沉淀剂,金属硝酸盐为原料,共沉淀法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La0.7Sr0.3-xCaxCo1-yFeyO3-δ(简称:LSCCF,x=0.05、0.10、0.15、0.20;y=0.10、0.20、0.40)的前躯体。讨论了共沉淀的最佳pH值范围以及加料顺序,TG-DSC研究了LSCCF粉料的形成过程,XRD和SEM对其前驱体在600℃,800℃,1000℃煅烧4h后的晶体结构和粒度形貌进行了研究和表征;并通过与固相合成LSCCF的条件比较可知:pH值在9.1～9.5范围内,反向滴定共沉淀法得到的前驱体在800℃煅烧4h可以合成出纯度高、组份均匀的单一钙钛矿相的LSCCF粉料。使用直流四极探针法在空气气氛下研究不同烧结温度下LSCCF样品从100℃到800℃时的电导率发现:电导率随着烧结温度的升高在增大;随着x从0.05到0.20以及y从0.10到0.40,1200℃烧结3h后样品的电导率却在减少;当x=0.10或0.15时,Ca2+和Sr2+掺杂对电导率产生"混合"效应,致使其值基本相等。且在500～800℃范围所有样品的电导率都超过了100S/cm。合成的阴极材料LSCCF与电解质Ce0.8Sm0.2O2两者间有良好的相容性。

溶胶-凝胶法制备La_(1-x)Sr_xCo_(0.8)Fe_(0.2)O_3(x=0～0.8)钙钛矿催化剂

采用以柠檬酸为络合剂的溶胶-凝胶法制备了控制单一变量pH的La_(1-x)Sr_xCo_(0.8)Fe_(0.2)O_3(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8)钙钛矿型复合氧化物粉体,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其进行表征分析。

复掺杂钴铁酸盐的共沉淀法制备及性能研究

以金属硝酸盐为前驱体、氨水为沉淀剂，采用共沉淀法合成了La0.7Sr0.2Ca0.2Co1-yFeyO3-δ（简称：LSCCF，y=0．1，0．2和0．4）粉料．借助差示扫描量热-热重分析（DSC—TG）、X射线衍射分析（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对LSCCF粉料的形成过程、晶体结构和粒度形貌进行了研究．实验结果表明，LSCCF粉料的形成过程分为三个阶段-脱水阶段、LaCoO3基氧化物形成阶段和LSCCF固溶体形成阶段；适宜热处理制度为800oC下保温4h，且制备出的LSCCF粉料为均一的钙钛矿结构．使用直流四极探针法测定了LSCCF样品在空气气氛下的电导率，发现该体系材料在500～800℃范围的电导率都超过了300S·cm^-1，其导电机制符合P型小极化子绝热孔隙理论，且能够满足中温固体氧化物燃料电池（ITSOFC）阴极材料的要求．