M/(MgO)_y(CeO_2)_(1-y)(M=Ni、Co、Cu)催化剂的催化甲烷燃烧性能

采用溶胶凝胶法制备了M/(MgO)y(CeO2)1-y(M=Ni、Co、Cu)催化剂.研究了催化剂Ni/(MgO)y(CeO2)1-y催化活性与Ce含量的关系,当y=0.9时,催化剂的活性和稳定性最好.对比研究了(MgO)0.9(CeO2)0.1为载体,负载Ni、Co、Cu活性组分的催化剂催化甲烷燃烧性能.结果表明,负载Cu的催化剂活性最好,但二次评价后催化剂已烧结;负载Ni的催化剂活性与负载Cu的催化剂相差不大,且稳定性最好,经1000℃焙烧的Ni/(MgO)0.9(CeO2)0.1催化剂比表面仍有14.32m·2g-1,具有较高的催化活性和很好的热稳定性;负载Co的催化剂活性不如前两者,稳定性居中,但比表面降低得最少,抗烧结能力强.

基于Ni/Ce_(1-x)Ni_x O_(2-δ)催化剂的甲烷部分氧化

通过柠檬酸-EDTA联合络合法合成了具有萤石相结构的Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)复合氧化物,并将其应用于甲烷部分氧化反应。XRD分析表明,当x≤0.3时,Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)能形成纯相萤石结构,并且随着镍含量的增加,Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)晶胞参数有逐步减小的趋势。在Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)催化的甲烷部分氧化反应中,850℃时,甲烷转化率可达97.4%,H_2选择性达到98.9%,显示出良好的甲烷部分氧化催化活性,Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)载体也具有较高的甲烷部分氧化催化活性,但其催化性能低于Ni/Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ),说明在Ni/Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)表面负载的镍物种仍然是主要活性部位。

柠檬酸溶胶-凝胶法制备的Ce_(1-x)Zr_xO_2:结构及其氧移动性

采用XRF、XRD、Raman、XPS、H2-TPR以及与氩离子刻蚀相结合的XPS等表征技术对柠檬酸溶胶-凝胶法制备的Ce1-xZrxO2(0≤x≤1)样品的结构及其氧移动性进行了研究.结果表明,Ce1-xZrxO2样品的晶型结构对其中氧的移动性有明显影响.当x≤0.15时,Ce1-xZrxO2以立方CeO2相Ce-Zr-O固溶体存在,随着Zr含量的逐渐增加,CeO2晶胞体积减小、氧空位浓度增加,氧移动性逐渐增强;当x>0.15时,形成四方ZrO2相和立方CeO2相Ce-Zr-O固溶体的混合物,随着Zr含量的逐渐增加,四方ZrO2相的含量增加、氧空位浓度减小,氧移动性逐渐减弱.因此,Ce0.85Zr0.15O2样品具有最高的氧移动性.

Ce_(1-x)Eu_xO_(2-δ)(x=0.05～0.50)固溶体的溶胶-凝胶法合成与性质研究

利用溶胶 -凝胶方法合成了固溶体Ce1 -xEuxO2 -δ,通过XRD ,Raman ,XPS和交流阻抗谱系统研究了固溶体Ce1 -x EuxO2 -δ的结构 ,确定了稀土离子价态及掺杂对CeO2 基电解质电性能的影响 .XPS分析表明固溶体Ce1 -xEuxO2 -δ中 ,Eu离子价态为 +3价 ,Ce离子主要以Ce4+ 离子形式存在 ,阻抗谱测试表明低价离子掺杂使固溶体Ce1 -xEuxO2 -δ的导电率得到很大提高 ,导电率x =0 .2时达到最大值σ60 0℃ =2 .87× 10 -3 S·cm-1 .导电活化能为Ea=0 .72eV .

纳米晶Ni_(1-x)Zn_xFe_2O_4铁氧体粉料的制备及其磁性能研究

采用喷射-共沉淀法制备了纳米晶Ni1-xZnxFe2O4(0≤x≤1．0)铁氧体粉料．通过TG-DSC、XRD、SEM、TEM、BET等测试手段分析了其微观结构和形貌,用振动样品磁强计测量其室温下磁性能．结果表明:喷射-共沉淀法制备的粉料颗粒细小均匀、形状完整．600℃下煅烧1．5h,样品晶粒尺寸为30nm左右,平均颗粒尺寸<100nm．室温下,样品比饱和磁化强度随Zn2+含量增加而变化,当x=0．5时,最大比饱和磁化强度σs为66．8A·m2／kg．当晶粒大小为41nm时,纳米晶．Ni0．5Zn0．5Fe2O4铁氧体矫顽力达到最大值5．06kA／m,随后又随晶粒尺寸增大而减小．这归因于纳米晶软磁材料中强烈的无序磁晶各向异性模式的影响．

柠檬酸溶胶-凝胶法制备的纳米Ce_(1-x)Mn_xO_2:织构与晶相结构

采用N2-吸附/脱附、XRD、Raman光谱和TEM等表征技术研究了柠檬酸溶胶-凝胶法制备的Ce1-xMnxO2(0≤x≤1)样品的织构及晶相结构.结果表明,Ce1-xMnxO2样品的N2吸附等温线为IV型,滞后环为H1型,最可几孔径处在2.5￣3.7nm范围.由XRD测得的样品晶粒大小与由TEM测定的颗粒尺寸相近,表明制备的样品具有较好的分散性,但是样品的组成对颗粒大小有明显的影响,Mn浓度适中样品(x=0.3￣0.7)的颗粒(1￣5nm)明显小于低Mn浓度样品(x<0.3)和高Mn浓度样品(x>0.7)的颗粒(10￣50nm).尽管在x>0.7时,XRD未能检测到样品中有α-Mn2O3晶粒存在,但Raman光谱结果表明,所有Ce1-xMnxO2混合氧化物均以α-Mn2O3相和立方CeO2相Ce-Mn-O固溶体形式存在.

0.5Li_2MnO_3-0.5LiMn_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)O_2正极材料的制备与性能

采用球磨流变相辅助高温固相反应法制备0.5Li2MnO3-0.5LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2材料,利用恒流充放电、循环伏安、SEM和X射线能谱（EDS）等技术对产物进行分析。材料属于R-3m空间群的α-NaFeO2型层状结构,颗粒结晶完整,95%的颗粒粒径在18.39μm以内。在4.8-2.0 V充放电,材料的0.05 C首次放电比容量为250.9 mAh/g,库仑效率为70.1%,并在首次充电过程中完成结构重整;0.20 C首次放电比容量为214.4 mAh/g,2.00 C放电比容量为136.2 mAh/g。

Mg-F共掺杂对Li_(1.1)(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成正极材料层状Li1.1[Ni1/3Co1/3Mn(1/3-x)Mgx]O2-yFy(0≤x≤0.04,0≤y≤0.04)。通过原子吸收光谱(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等手段研究了掺杂元素对材料结构和电化学性能的影响。结果表明,镁氟掺杂后的样品具有单相的典型六方晶系结构,合成材料颗粒分布比较均匀。在充放电倍率为0.1 C和电压范围为3.0￣4.3 V的条件下,与未掺杂样品相比,Li1.1[Ni1/3Co1/3Mn(1/3-0.04)Mg0.04]O2-0.04F0.04具有较高的放电比容量和容量保持率。其首次放电比容量和库仑效率分别为158 mAh/g和91.3%,20个循环后容量保持率达92.1%。Li1.1[Ni1/3Co1/3Mn(1/3-0.04)Mg0.04]O2-0.04F0.04是一种有前景的锂离子电池新型正极材料。

Ce_(1-x)Nd_xO_(2-δ)固溶体的电子顺磁共振谱和阻抗谱的研究

利用溶胶-凝胶方法在800℃焙烧10h后,合成了固溶体Ce1-xNdxO2-δ(x=0.05～0.55),X射线衍射(XRD)测试表明固溶体已经形成立方萤石结构;电子顺磁共振谱(EPR)研究表明在固溶体Ce1-xNdxO2-δ中随着掺杂量x的增大,Ce3+离子含量减少,说明掺杂Nd3+离子可以抑制Ce4+的还原;交流阻抗谱的测量表明固溶体Ce0.9Nd0.1O2-δ具有离子导电特性,600和700℃时的电导率分别为4.25×10-3和1.12×10-2S?cm-1,活化能为0.68eV.

Ce1-xLaxO2-δ（x=0.05-0.50）固溶体的合成与性质研究

利用溶胶-凝胶法合成了固溶体Ce1-xLaxO2-δ,通过粉末X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、Raman谱和交流阻抗谱系统研究了固溶体Ce1-xLaxO2-δ的结构和输运性质.X射线衍射表明,在0.05≤x≤0.50时,形成了单相立方萤石结构固溶体;Raman光谱测试表明,固溶体中氧缺位含量随掺杂量增加而增大;阻抗谱分析表明,低价稀土离子掺杂使固溶体Ce1-xLaxO2-δ的导电率得到很大提高,x=0.10时导电率达到最大值σ700℃=3.84×10-2S/cm,σ800℃=8.21×10-2S/cm,导电活化能为Ea=0.73 eV.

微粒溶胶-凝胶法制备Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2及其性能

以Ni(OAc)2·4H2O、Co(OAc)2·4H2O、Mn(OAc)2·4H2O、LiOH·H2O在水和乙二醇混合溶剂中形成微粒溶胶-凝胶来合成锂离子蓄电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2。通过粉末X射线衍射分析、循环伏安实验、充放电实验等方法研究的结果表明,形成的微粒溶胶-凝胶在480℃预烧4h后,再在空气中800℃保温16h,补锂量5%(摩尔比),所得产物形成稳定的α-NaFeO2型层状有序晶体结构,在2.0～4.4V间,以30mA·g-1的电流放电,首次放电比容量达168.2mAh·g-1,经过25次循环后,放电比容量还有162.5mAh·g-1,容量衰减3.4%,显示出较高的初始放电比容量和良好的循环性能。

纳米Ce_(1-x)La_xO_(2-δ)的微波引诱燃烧合成及其性能表征

二氧化铈及其复合氧化物在催化剂、抛光粉、电极材料、抗紫外材料等领域已有大量的应用。近期对氧化铈及其复合氧化物的光学性能进行了广泛的研究,经研究发现在CeO2晶格中掺杂其它金属离子会改变或提高CeO2的UV吸收性能。

2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面的裂解机理

本文研究了2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面解离的可能微观反应机理,使用完全线性同步和二次同步变换(complete LST/QST)方法确定解离反应的过渡态.采用基于第一性原理的密度泛函理论与周期平板模型相结合的方法,优化了2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇裂解反应过程各物种在Ni(100)表面的top,hollow和bridge位的吸附模型,计算了能量,并对布局电荷进行了分析,得到了各物种的有利吸附位.结果表明:2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面都存在β-H和γ-H两个平行竞争的解离过程,其中2-丙醇在Ni(100)表面β-H解离的速控步骤活化能为64.7 k J·mol-1猯,而γ-H解离速控步骤活化能为233.1 k J·mol-1猯,故β-H解离过程占优势,主要产物是CH3COCH3;相反,1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面β-H解离的速控步骤活化能为257.1 k J·mol-1猯,而γ-H解离速控步骤活化能为148.1 k J·mol-1猯,故γ-H解离过程占优势,主要产物是CF3CH=CH2.由此说明,电负性更大的氟原子取代2-丙醇中的氢原子之后,2-丙醇在Ni表面的解离机理发生了改变.理论预测结果与实验结论一致.

Ce_(1-x)Er_xO_(2-δ)的溶胶-凝胶法合成及其性质

采用溶胶-凝胶法合成Ce1-xErxO2-δ（x=0．00～0．30）系列固体电解质，系统地研究了其晶体结构和导电性。X-射线衍射（XRD）结果表明：所有Ce1-xErxO2-δ粉体经800℃焙烧2h后，均结晶为立方萤石结构，其平均晶粒尺寸为32-43m，晶胞参数与掺杂量的非线性关系与掺杂离子半径、氧空位及缺位缔合有关．阻抗谱表明：适当掺杂Er离子可提高CeO2基材料的电导率，并在x=0．10时电导率达到最大值，活化能最／b（σ7000℃=2．56×10^-2S·cm-1，Ea=0．92eV）。

Ce_(1-x)Tb_xO_(2-δ)复合氧化物氧缺位的拉曼光谱研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ce1-xTbxO2-δ复合氧化物,利用不同Raman激发波长(514和785 nm),结合X射线衍射(XRD)、氢气-程序升温还原(H2-TPR)和氧气-程序升温脱附(O2-TPD)表征,考察了Ce1-xTbxO2-δ复合氧化物在O2,He和H2气氛下氧缺位的原位变化情况和CeO2的F2g特征Raman峰位的偏移.实验结果表明,随着Tb掺杂量的提高,由于晶胞收缩使得CeO2的F2g特征Raman振动峰发生蓝移.514nm Raman激发波长反映了催化剂的表面信息,而785 nm激发波长反映了整体信息.正是由于表面和整体变化的不一致,造成原位Raman实验过程中氧缺位浓度变化趋势的不同.在He和H2气氛下,由于温度升高时伴随着Ce1-xTbxO2-δ中O2气的脱出,使复合氧化物的微观结构发生改变,以致Ce0.9Tb0.1O2-δ中的氧缺位浓度(A587/A465)在785 nm激发波长下出现先升高后下降的现象.

Ni/AC催化α-羟基丙酮加氢制1,2-丙二醇反应研究

制备了一系列Ni/AC催化剂,以α-羟基丙酮催化加氢制备1,2-丙二醇为目标反应,系统考察了Ni/AC催化剂的制备条件和反应工艺条件,结果表明催化剂的Ni负载量为15%,在550℃下煅烧4 h、H2气氛400℃还原4 h获得的催化剂为高分散的金属Ni物种,所得催化剂在质量空速1.4 h-1、反应温度280℃、α-羟基丙酮质量分数为50%的最优条件下,转化率达到了70.6%,1,2-丙二醇选择性为96.2%。

Ce1-xGdxO2-δ固溶体中缺陷物种的拉曼光谱研究

采用溶胶-凝胶法制备一系列Ce1-xGdxO2-δ固溶体。利用紫外(325 nm)和可见(514 nm)Raman光谱,X射线粉末衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),考察了Ce1-xGdxO2-δ固溶体的缺陷物种的分布以及Gd含量对缺陷浓度的影响。结果表明:Ce1-xGdxO2-δ固溶体中存在氧缺位(～560 cm-1)和GdO8型缺陷结构(～600 cm-1)。根据样品对Raman激发光的吸收,紫外Raman光谱反映样品的表层信息,可见Raman光谱反映样品的整体信息。Ce1-xGdxO2-δ固溶体表层氧缺位(να)和GdO8型缺陷物种的浓度(νβ)均高于固溶体体相,这归因于缺陷物种的表面富集。然而,相比于GdO8型缺陷物种,体相中氧缺位浓度增加较表层中的更显著。

固溶体Ce_(1-x)Eu_xO_(2-δ)的^(151)Eu Mssbauer谱和电性能研究

利用溶胶-凝胶方法在800℃灼烧10h后,合成了固溶体Ce1-xEuxO2-δ(x=0.05~0.5),晶粒平均尺寸为60nm左右,XRD分析表明固溶体的结构为单相立方萤石结构。Mssbauer谱测试表明固溶体Ce1-xEuxO2-δ中Eu离子价态为+3价,同质异能移IS值随掺杂量x增加而增大。Eu3+的四极劈裂QS值小于零,表明Eu3+周围的晶体场是非对称的,QS的绝对值随掺杂量x增加而增大,说明随掺杂量x增加,晶体场对称性越差。阻抗谱测试表明通过掺杂使固溶体Ce1-xEuxO2-δ的导电率得到很大提高,电导率在x=0.2时达到最大值σ800℃=1.28×10-2S·cm-1,电导活化能达到最小值为Ea=0.72eV。

纳米Zn1-2xCexFexO微观结构及其对Mg基合金催化性能研究

采用水热法制备了Ce^4+及Fe^3+离子共掺杂纳米ZnO固溶体.系统研究了Zn1-2xCexFexO固溶体的微观结构及其对Mg基储氢合金的催化性能.XRD结果表明,Ce^4+及Fe^3+离子在ZnO中的固溶限x低于0.03.随掺杂浓度的增大,样品晶粒尺寸及晶胞参数均增加.紫外可见光谱表明,固溶体的能隙明显红移.采用球磨法制备了Mg2Ni-Ni-5 mol%Zn1-2xCexFexO复合材料,对复合材料的电化学储氢性能进行了系统测试.结果表明,掺杂ZnO固溶体能够提高复合材料的放电性能,但容量保持率略有降低.当x=0.02时,固溶体的综合催化性能最佳.Zn1-2xCexFexO固溶体催化性能与晶格中的氧空位浓度及电子跃迁性能等密切相关.

Gd2O3掺杂量对Ce1-xGdxO2-δ电解质导电性能的影响

在500~700℃时,Gd2O3掺杂CeO2具有较高的离子电导率,从而被广泛应用于中温固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)中.但在SOFC运行时,在电池的阳极侧Ce4+会被还原成Ce^3+,产生电子泄露现象,从而造成SOFC电池性能的衰减.采用溶胶-凝胶法成功制备Ce1-xGdxO2-δ(x=0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,摩尔分数)固体电解质,研究不同Gd3+掺杂量对GDC电解质总电导率和电子电导率的影响,同时对总电导率、电子电导率与温度、氧分压之间的关系进行分析.结果表明:测试温度为750℃、Gd^3+掺杂量为0.20时,GDC电解质的总电导率最大,达到8.59×10^-2 S·cm^-1;电子电导率随着Gd^3+掺杂量的增大而降低,当Gd3+掺杂量为0.10、测试温度为750℃时,GDC电解质的电子电导率最大,为6.47×10^-4 S·cm^-1.Gd2O3掺杂量为0.20的GDC电解质具有最高的总电导率和较小的电子电导率,从而突显出最高的离子电导率.