La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响

为了实现碳中和目标,降低内燃机碳排放,稀薄燃烧技术成为了当前重要的研究方向.该技术不仅能提高发动机燃油热效率,还能有效降低CO_(2)排放.但是稀薄燃烧往往会伴随着大量氮氧化物的产生,为了解决该问题,采用LNT-SCR耦合的NO_(x)净化技术,此时LNT的作用是将排气中部分NO_(x)转化为NH_(3),为下游的SCR提供还原剂.基于此,制备了LNT催化剂,研究催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响.采用溶胶-凝胶法制备了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)系列钙钛矿氧化物,并通过分步浸渍法得到了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)负载型催化剂.利用XRD、H_(2)-TPR、NO-TPD等表征手段研究了钙钛矿氧化物的晶相结构,以及负载型催化剂的还原特性、NO_(x)吸附-脱附性能等物化性质,并且通过H_(2)选择性催化还原NO实验探究了催化剂掺杂Ce对NO转化成NH_(3)的影响.结果表明,Ce掺杂催化剂具有良好的NH_(3)产物选择性,并且显著提高了NO转化率.温度是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的决定性因素,而H_(2)和NO体积比是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的关键性因素.其中,La_(0.95)Ce_(0.05)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)在低温下催化活性表现最佳,在350℃、H_(2)和NO体积比为5.0时NH_(3)产物选择性为65%,NO转化率为100%.此外,所制备的La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)都形成了钙钛矿型结构,而且Ce掺杂催化剂的大部分Ce离子可以进入到LaMnO_(3)结构中.在催化剂适量掺杂Ce后,H_(2)消耗总面积增大、还原峰的峰值温度降低,表明掺杂Ce改善了催化剂的还原特性;同时NO吸附和脱附面积增大,表明Ce掺杂改变了催化剂的NO_(x)吸附-脱附性能.

石榴石型立方相Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)固态电解质的制备及储锂性能

石榴石型立方相Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有高的离子电导率和热稳定性,在固态锂电池领域颇具应用前景。煅烧温度对制备高性能立方相LLZO至关重要。为此,首先采用不同煅烧温度(1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃)制备了LLZO,然后将10%磺酸甜菜碱改性的聚偏二氟乙烯(SB-PVDF)与90%LLZO复合制备固态电解质膜,并研究其电化学储锂性能。结果表明:在最优煅烧温度1200℃时制备的LLZO为纯立方相结构,相对致密度高达92.4%,离子电导率为1.21×10^(-4)S/cm,活化能为0.335eV,相应的固态锂电池在1.0C充放电时的放电比容量为124.3mAh/g,循环200圈后容量保持率为93.4%,优于其他样品。

Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)基氧化铝薄膜的制备及对固态电解质应用性能的影响

Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有离子电导率高、电化学窗口宽、与锂负极相容性好的特点,在锂离子电池领域成为了传统有机液态电解质的潜在替代品。然而,LLZO极易与空气中的CO_(2)、H_(2)O反应生成副产物Li_(2)CO_(3),致使LLZO离子电导率降低,甚至丧失。针对这一问题,本研究采用先旋涂后烧结的方法在LLZO表面构筑氧化铝薄膜,借助致密氧化铝薄膜阻隔LLZO与空气的直接接触的特性,改善和提高LLZO的空气-水稳定性。结果表明,采用该方法可在LLZO表面构筑厚度约为13.34μm的无定形氧化铝薄膜层。该薄膜层有效提高了LLZO对气体的阻隔性,增大了LLZO表面疏水特性,在一定程度上抑制了Li_(2)CO_(3)的生成。同时,由于渗入LLZO中氧化铝对空隙的填充作用,强化了离子传输特性,使负载薄膜后LLZO的离子传导的活化能从0.40 eV降低至0.28eV,离子电导率从4.48×10^(5)S·cm^(-1)提高到5.06×10^(-5)S·cm^(-1),提高了13%。

La_(2)O_(3)掺杂对微波烧结WC-10AlCoCrFeNi硬质合金微观结构及性能的影响

采用机械合金化和微波烧结制备了La_(2)O_(3)掺杂的WC-10AlCoCrFeNi硬质合金,研究了La_(2)O_(3)含量对WC-10AlCoCrFeNi硬质合金相结构、微观组织和力学性能影响。结果表明:机械合金化制备的高熵合金粉末化学成分均匀,无明显富集现象;La_(2)O_(3)可以降低Al元素氧化程度,细化晶粒,促进裂纹的偏转和桥接;随着La_(2)O_(3)含量的增加,硬质合金的晶粒尺寸先增大后减小,力学性能先升高后降低。当La_(2)O_(3)含量为0.075 mass%时,硬质合金的组织均匀,性能最好,晶粒尺寸达0.44μm,相对密度为95.81%、硬度为1616.57 HV30、断裂韧性为13.64 MPa·m^(1/2)、弯曲强度为1404.05 MPa。

低成本Nb掺杂Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)固态电解质的性能与应用研究

固态电池因其在能量密度、循环寿命和安全性等方面的优异性能受到关注。其核心组件为固态电解质材料。具有石榴石结构的Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)氧化物固态电解质由于具备宽电化学窗口、良好的离子传导性、稳定的化学性能及简单的制备工艺等特点而得到广泛研究。本研究采用Nb元素对LLZO进行掺杂,成功制备得到Li_(6.75)La_(3)Zr_(1.75)Nb_(0.25)O_(12)(LLZNO)氧化物固态电解质,其离子电导率达到了7.79×10^(-4)S/cm,且制备成本与未掺杂的LLZO相比无明显增加。将其涂覆在聚乙烯(PP)隔膜表面形成PP-LLZNO隔膜,表现出良好的热稳定性和离子电导率。与Al_(2)O_(3)涂覆隔膜或固态电解质Li_(6.75)La_(3)Zr_(1.75)Ta_(0.25)O_(12)(LLZTO)涂覆隔膜组装的电池相比,组装了PP-LLZNO涂覆隔膜的扣式电池和软包电池的容量保持率分别达到了84.99%(50圈)和57.40%(100圈),展现出更优异的性能。因此,高离子电导率和低成本LLZNO的制备对固态电解质的大规模生产及在固态电池中的广泛应用具有一定的参考意义。

复合添加MgO和La_(2)O_(3)对纳米微晶氧化铝陶瓷微观结构的影响

纳米微晶氧化铝磨料具有良好的通用性和高精度磨削能力,且性价比较高,在机械制造、轴承、模具、汽车等领域有广泛的应用潜力。本研究以勃姆石(γ-AlOOH)为原料,MgO、La_(2)O_(3)为添加剂,采用溶胶-凝胶工艺合成纳米微晶氧化铝。通过差示扫描量热仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和从头算分子动力学方法模拟计算研究了添加剂对微晶氧化铝相转化、物相组成、微观结构及力学性能的影响。结果表明:复合添加MgO和La2O3可以使氧化铝中间相θ-Al_(2)O_(3)向α-Al_(2)O_(3)转化的温度从1257℃降低到1105℃,将致密化温度从1600℃降低到1350℃,将微晶氧化铝的晶粒尺寸从1.04 mm减小到120 nm,实现了低温致密烧结。

双掺杂提升Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)锂离子传导能力

Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)固体电解质由于优越的综合性能,而极有可能应用于全固态锂电池。但其较低的锂离子电导率影响了电池性能。为进一步提高其锂离子传导能力,采用一定量Ga掺杂锂位将其稳定为立方相,并将不同半径的Cr^(3+),Sc^(3+),Gd^(3+)分别掺杂锆位,并研究它们对LLZO结构及性能的影响。结果表明,Ga,Sc共掺时制备的Li_(6.4)Ga_(0.25)La_(3)Zr_(1.85)Sc_(0.15)O_(12)具有最高的室温离子电导率,可达1.20×10^(-3 )S/cm,而活化能仅为0.22 eV。

La_(6)W_(2)O_(15):Er^(3+)的发光特性与温敏特性研究

采用高温固相法制备了La_(6)W_(2)O_(15):Er^(3+)荧光粉样品,并对其热耦合能级和非热耦合能级的温度传感特性进行分析.研究发现:La_(6)W_(2)O_(15):Er^(3+)荧光粉样品的最佳掺杂浓度为1.5%,最佳激发位置为380 nm,以549、524、660 nm为中心,有3处发射峰,强度依次减弱.利用变温光谱和能级跃迁关系,计算得到2组荧光强度比,即热耦合能级I524 nm/I549 nm和非热耦合能级I660 nm/I549 nm,其中最大绝对灵敏度分别为0.0074 K^(-1)和0.0004 K^(-1),最大相对灵敏度分别为4.553 K^(-1)和0.321 K^(-1).在室温300 K附近,热耦合能级的相对灵敏度为1.245%K^(-1),数值在几种已报道的同类文献里处于中档.该研究结果表明,La_(6)W_(2)O_(15):Er^(3+)荧光粉样品在温度传感方面具备良好的应用潜力.

基于悬浮液等离子喷涂的Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_(3)悬浮液制备及涂层组织结构

【目的】常规大气等离子喷涂制备新型热障涂层陶瓷层候选材料Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_(3)(BMT)涂层应变容限较低。【方法】基于悬浮液等离子喷涂技术(SPS),以乙醇为分散介质,聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯亚胺(PEI)和聚乙二醇(PEG)为分散剂,借助机械球磨制备了不同成分配比的BMT悬浮液。通过重力沉降观察法、紫外-可见分光光度计、Zeta电位仪对悬浮液的分散行为进行了研究,分析了分散剂种类及添加量对BMT悬浮液稳定性的影响;并利用SPS沉积了BMT涂层,对涂层的物相结构、表面形貌和截面组织进行了表征分析。【结果】结果表明:分散剂PEI在BMT颗粒表面吸附能够提高其Zeta电位,增强颗粒间斥力,并提供空间位阻作用,相比PAA和PEG,BMT悬浮液可以获得更好的分散效果。同时,添加PEI的BMT悬浮液黏度较低(介于1.5~2mPa·s),适用于SPS.由SPS制备的BMT涂层基本维持了BMT的物相结构,涂层呈现明显的柱状晶组织,且随悬浮液固含量的提高,涂层沉积效率增加,所形成的柱状晶体积更大,符合高应变容限涂层的组织结构特征。

Al_(0.25)Li_(6.25)La_(3)Zr_(2)O_(12)包覆LiCoO_(2)降低锂离子电池界面阻抗

本论文通过固相烧结法制备Al_(0.25)Li_(6.25)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)包覆的LiCoO2(LCO)材料,以提高其界面稳定性并降低界面阻抗为目的。实验结果表明,电化学性能明显得到改善。在3.0-4.62 V的电压区间充放电50圈,包覆后材料的比容量保持率为70%,高于未包覆的65%。此外,包覆后材料的电荷转移电阻从22.5Ω降低至15.0Ω,倍率性能得到较大改善。本工作研究了固态电解质LLZO包覆钴酸锂对电性能的影响,对快充钴酸锂电池材料的设计具有较大参考意义。

La_(2)O_(3)掺杂铁基记忆合金涂层组织与性能研究

为了探究La_(2)O_(3)对激光熔覆形状记忆合金涂层组织和性能的影响,采用宽带激光熔覆技术在42CrMo中碳钢表面制备了掺杂La_(2)O_(3)的Fe17Mn5Si10Cr5Ni形状记忆合金复合涂层,通过表征得到了La_(2)O_(3)对复合涂层的显微组织、维氏硬度、耐磨性、耐蚀性和表面残余应力的影响结果。结果表明,La_(2)O_(3)显著降低了晶粒尺寸,掺杂质量分数w=0.009时,晶粒尺寸达到最小值3.03μm,而复合涂层具有最大硬度454.7 HV 0.2,磨损量最低;并得到最低的自腐蚀电流为4.287×10^(-7)A/cm^(2),最高的自腐蚀电位为-0.843 V,涂层保护率达到94.83%,La_(2)O_(3)明显提高了涂层的耐腐蚀性能;此时涂层的残余应力由拉应力转变为压应力,并在Fe-Mn-Si/La_(2)O_(3)产生的最大残余压应力值为-378 MPa。此项研究为低应力高性能激光熔覆涂层的开发和推广提供了实践参考。

Al纳米孔阵列/(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)薄膜中的紫外波段超常透射

采用有限差分时域算法计算(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)薄膜衬底上的周期性三角晶格Al纳米孔阵列的透过率,研究不同(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)衬底的Al组分x以及Al纳米孔阵列的厚度、孔径和周期对其光学传输特性的影响.数值计算结果表明,当x=0时,在263 nm和358 nm波长范围处出现两个强透射峰,随着x的增大,其中位于263 nm处的透射峰发生轻微蓝移,强度则先增强后下降;358 nm处的透射峰发生明显蓝移且不断加强.若纳米孔阵列的周期不变,随着空气柱孔径增大时,紫外波段两强透射峰峰值位置分别位于244 nm和347 nm处,两峰均先发生红移再蓝移,透过率不断增大,反射率减小.随着周期扩大,紫外波段两强透射峰分别位于249 nm和336 nm处,两透射峰均发生明显红移,其中249 nm处的透射峰红移至304 nm,336 nm处的透射峰红移至417 nm,并且透过率不断降低.随着Al厚度的增大,位于380 nm处的透射峰峰值位置发生蓝移,且透过率不断下降.本文数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00036中访问获取.

La_(2)O_(3)对镁质耐火材料抗渣性能的影响

为了适应冶金工业对镁质耐火材料具备更优异的抗渣性和更长的使用寿命的需求,采用菱镁矿和La_(2)O_(3)分析纯试剂为原料,对传统的镁质耐火材料进行改性。通过SEM和EDS检测手段,研究了熔渣对含镧镁质耐火材料的润湿行为,以及原位形成的CaLa_(4)(SiO_(4))3O对镁质耐火材料抗渣性能的影响机制。结果表明:通过加入La_(2)O_(3),使材料在烧结后更加致密,同时MgO晶粒长大,增强了对熔渣渗透的抵抗力;相比于未添加试样,添加La_(2)O_(3)能显著提高镁质耐火材料的抗渣侵蚀能力,熔渣对基体的侵蚀深度降低了43.2%;La_(2)O_(3)与熔渣中CaO和SiO_(2)之间发生化学反应生成的高熔点相CaLa_(4)(SiO_(4))3O大大提高了熔渣的黏度,使熔渣与材料基体之间的润湿性变差,降低了熔渣对材料的侵蚀速度。

La_(2)O_(3)修饰V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的低温脱硝性能

采用稀土金属氧化物La_(2)O_(3)来修饰V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂,改善其低温催化性能。通过改变La_(2)O_(3)含量及焙烧温度,并借助XRD、BET、SEM、TEM、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR及XPS等表征手段,讨论了La_(2)O_(3)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂结构与NH_(3)-SCR低温性能之间的内在关联。结果发现,La_(2)V_(6)W_(5)/TiO_(2)催化剂活性最佳,以NO转化率90%为标准,其工作窗口温度范围下限低至160℃。La_(2)O_(3)的加入提升了催化剂中V^(4+)浓度,改善了氧化还原能力,同时使表面的氧空位吸附氧物种得到增加,进而提升了La_(2)O_(3)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的低温脱硝性能。

高介电常数La_(2)O_(3)材料的制备方法及其介电性能研究进展

在众多高介电常数栅介质材料中氧化镧(La_(2)O_(3))因带隙大、热稳定性良好等特点而具有代替传统SiO_(2)栅介质材料的潜力。介绍了La_(2)O_(3)薄膜的制备方法,综述了目前改善La_(2)O_(3)薄膜介电性能的方法并展望了其未来发展前景。

NASICON型Na_(1+x)Zr_(2)Si_(x)P_(3-x)O_(12)固态电解质及其钠金属电池研究进展

锂离子电池由于具有较高的工作电压和能量密度实现了商业化。然而,有限的锂资源限制了其广泛应用。钠离子电池展现出与锂离子电池相似的电化学特性,并且钠盐资源更加丰富,因此受到了广泛关注。目前,钠离子电池使用的是有机电解液,这存在一系列安全隐患,如漏液和燃烧等,采用固态电解质可以有效解决这些问题。然而,电解质的离子电导率仍有待提升,且材料制备的一致性及与电极间的界面阻抗问题限制了其广泛应用。针对离子电导率的问题,总结分析了不同价态离子取代的影响。针对存在的界面问题,从正极、负极两侧分析了现有Na_(1+x)Zr_(2)Si_(x)P_(3-x)O_(12)电解质的界面改性方法。最后,对Na_(1+x)Zr_(2)Si_(x)P_(3-x)O_(12)电解质的发展方向进行了展望,有望推动固态钠离子电池的发展。

La_(2)O_(3)第二相强化W合金的制备及物理与力学性能

第二相强化钨(W)合金具有高强度、良好的抗蠕变和抗辐照等优异性能,是一种极具潜力的聚变堆面向等离子体材料。本文以偏钨酸铵和硝酸镧(La(NO3)3)为主要原料,采用溶液燃烧合成法(solution combustion synthesis,SCS)制备不同La_(2)O_(3)掺杂量(w(La_(2)O_(3))=0~1.5%)的W-La_(2)O_(3)复合粉末,并通过放电等离子烧结制备La_(2)O_(3)第二相强化W合金,研究La_(2)O_(3)含量对W合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:通过SCS可制备出平均粒径约200 nm、分散性好、La_(2)O_(3)均匀分布的W-La_(2)O_(3)复合粉末。适量La_(2)O_(3)的加入可有效改善W合金的物理和力学性能。随La_(2)O_(3)含量增加,La_(2)O_(3)第二相强化W合金的显微硬度和抗拉强度均呈现先升高后降低的趋势,相对密度则逐渐降低。w(La_(2)O_(3))=0.5%时,W5La合金的显微硬度(HV)达到最大值524.10。引入La_(2)O_(3)第二相后,W基体的断裂方式由W晶粒断裂为主转变为沿晶断裂和穿晶断裂共同存在的混合型断裂,并且晶粒尺寸有所减小,平均晶粒尺寸为4.1μm。与纯W相比,W5La合金具有更高的抗拉强度和更低的韧脆转变温度(ductile-brittle transition temperature,DBTT),其室温和500℃的抗拉强度分别为279.6 MPa和498.9 MPa,DBTT为200~300℃。

La_(2)O_(3)添加量对激光熔覆铁基合金涂层显微组织和耐磨性能的影响

采用激光熔覆技术在35CrMoV钢表面制备添加La_(2)O_(3)质量分数分别为0,0.7%,1.4%,2.0%的铁基合金熔覆层,研究了La_(2)O_(3)含量对其显微组织、物相组成、显微硬度、耐摩擦磨损性能和抗冲击磨料磨损性能的影响。结果表明:未添加La_(2)O_(3)的熔覆层主要物相为FeCr固溶体和少量Cr_(23)C_(6),添加La_(2)O_(3)后熔覆层中还出现了LaNi_(3),当La_(2)O_(3)质量分数为1.4%时熔覆层与基体界面平整,冶金结合良好,组织细小且均匀;随着La_(2)O_(3)质量分数增加,熔覆层显微硬度先增大后减小,耐摩擦磨损性能和抗冲击磨料磨损性能先提高后降低,当La_(2)O_(3)质量分数为1.4%,耐磨性能最好,此时熔覆层的摩擦磨损机制由未添加La_(2)O_(3)时的严重黏着磨损变为轻度犁削磨损,冲击磨料磨损表面的犁沟和凹凸不平消失,表面趋于平整。

无机钠源对O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)性能的影响

O_(3)型层状氧化物正极材料NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)具有高比容量、低成本和较高循环寿命等特点。为探究钠源对该材料电化学性能的影响,以Na2CO_(3)、NaOH、NaHCO_(3)和Na2SO4等无机钠盐为钠源,采用高温固相反应制得一系列的O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料,通过SEM、X射线光电子能谱(XPS)、XRD、比表面积分析等检测手段分析钠源对O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料形貌、结构和电化学性能的影响。不同钠源制备的材料均为一次颗粒聚集而成的多晶结构,平均二次粒径D50均小于5μm;以Na2CO_(3)作为钠源得到的O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料的电化学性能最佳,组装的扣式电池以0.1 C在2.0~4.0 V充放电,首次放电比容量达141.7 mAh/g、库仑效率为95.4%,以1.0 C循环100次,放电比容量从137.2 mAh/g降低至114.3 mAh/g,容量保持率为83.3%。

植物生长照明用La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3)O_(6)∶Mn^(4+)红色荧光粉的制备及光谱特性

采用传统高温固相法制备了一系列La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3-x)O_(6)∶xMn^(4+)红色荧光粉,并对其结构、形貌和光谱特性进行了研究。研究结果表明:La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3)O_(6)与La_(2)Mg_(4/3)Nb_(2/3)O_(6)具有相同的双钙钛矿结构,Mn^(4+)掺杂对荧光粉的结构没有影响。La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3-x)O_(6)∶xMn^(4+)荧光粉在360与510 nm处有两个较宽的激发峰,分别对应Mn^(4+)的^(4)A_(2g)→^(2)T_(2g)与^(4)A_(2g)→^(4)T_(2g)跃迁。在360 nm激发下,La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3-x)O_(6)∶xMn^(4+)荧光粉在710 nm处呈现出较强的红光发射峰,对应Mn^(4+)的^(2)E_(g)→^(4)A_(2g)跃迁发射。Mn^(4+)在La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3)O_(6)基质中的最佳掺杂浓度为0.004,此时的量子效率高达89.6%,色纯度为99%。根据激发光谱和发射光谱分析了Mn^(4+)在La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3)O_(6)基质中的晶体场强,并计算了晶体场参数D_(q)、B和C。结合Mn^(4+)的位型坐标图分析了La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3-x)O_(6)∶xMn^(4+)荧光粉的温度猝灭过程,计算得到其激活能为0.355 eV。最后,对比了La_(2)Mg_(4/3)Sb_(2/3-x)O_(6)∶xMn^(4+)荧光粉的发射光谱与植物光敏色素红外吸收型(P_(R))、远红外吸收型(P_(FR))的吸收光谱,并初步评估了其在LED植物照明领域的应用前景。