利用固体电解质浓差电池测定冰晶石-氧化铝熔体中Al_2O_3的活度

利用固体电解质(ZrO_2+CaO)作为氧离子导体组成浓差电池:Pt(O_2吸附)|Na_3AlF_6+Al_2O_3(饱和)|ZrO_2+CaO|INa_3AlF_6+Al_2O_3(N_2)|Pt(O_2,吸附),测定了冰晶石-氧化铝熔体中Al_2O_3的活度并根据测定结果对Al_2O_3加入冰晶石熔体中所生成的新离子数目及其对Al_2O_3分解电压的影响,进行了讨论。     

钙传感法对铁液中溶解态钙活度的研究

用直接合成法制备了Caβ″-Al_2O_3 固体电解质,在10~(-2)～1 MHz 频率范围内,于 1073～1523 K 温度区间测定了电解质的阻抗谱,并计算得到电导率,其数量级为 10~(-6) ～10~(-5)Ω~(-1)·cm~(-1)。用Caβ″-Al_2O_3 作为固体电解质,以Sn-Ca 合金为参比电极,组装成电池 Mo|Sn-Ca|Caβ″-Al_2O_3|[Ca]_(Fe)|Mo(ZrO_2),于 1833 K 温度下测定了纯铁液中溶解态钙的活度,证明该种固体电解质有希望用于直接测定钙的活度。     

Fe-O-Al熔体—MSZ固体电解质体系中氧的传递环节研究

当熔解在Fe-O-Al熔体内氧的化学势高于过饱和度时,Al_2O_3夹杂物将会生成,电化学反应分析可以对Al_2O_3的合成与分解提供动力学解释。本文研究用于高温电化学测试的Mg O部分稳定的ZrO_2固体电解质的制造方法,利用交流阻抗的方法测定了其电学性质,将其应用于研究Fe-O-Al熔体脱氧过程中氧的传递环节。结果表明:采用注射成型法制备的含3.5%Mg O部分稳定的ZrO_2固体电解质在1 100~1 600℃范围内其电导率随温度的升高而下降,1 600℃时其电导率为0.185 S/cm2;在电化学装置中应用外部电压分解氧化物夹杂物涉及到了三种动力学机制,分别是激活过电压、欧姆过电压、浓度过电压,这些机制限制性环节分别是电化学反应、氧离子在ZrO_2电解质中的扩散,铁溶液到界面的氧原子扩散。     

一氧化碳对氧化锆传感器的影响

通过X光衍射分析等方法,测试了ZrO_2基固体电解质氧传感器在700℃下的一氧化碳气体的环境中固体电解质和电极内外表面的物相组成,发现受CO气体影响后,内电极与固体电解质接界处有金属互化物PtZr生成,而且内电极表面的电镜图表明电极有明显的溶蚀迹象,固体电解质内壁有新物相YG_2和Zr_(0.82)Y_(0.18)O_(1.91)生成,同时氧化锆基体内表面有溶蚀的迹象。探讨了一氧化碳气体对氧化锆传感器响应时间和电导率的影响机理,认为CO气体不仅参与了电极反应,同时也和氧化锆基体发生了化学反应,改变了氧化锆固体电解质表面的晶体结构,使电阻升高,电极的响应时间加快。表1,参10。     

S_2O_8~(2-)/ZrO_2固体起强酸催化剂上的正丁烷异构化反应(英文)

首次制备了S_2O_8~(2－)／ZrO_2固体超强酸，确证室温下它对正丁烷的反应活性比S_2O_4~(2－)／ZrO_2固体超强酸更强，对ZrO2有促进作用的非卤素阴离子中，S_2O_8~(2－)是最有效的．它的最佳焙烧温度是600℃，比S_2O_4~(2－)／ZrO_2体系低50℃，且于35℃时，正了烷在S_2O_8~(2－)／ZrO_2体系上反应20h的转化率为50．4％，而相同条件下的S_2O_4~(2－)／ZrO_2体系上仅为36．7％。由于S_2O_8~(2－)／ZrO_2（600℃）的△σS＝o＝52cm－1，S_2O_8~(2－)／ZrO_2固体超强酸对正丁烷的强活性是因为它有比S_2O_4~(2－)／ZrO_2固体起强酸更强的酸性．     

rNaF·AlF_3-Al_2O_3-La_2O_3系熔体中La_2O_3与Al_2O_3的活度

本文利用固体电解质ZrO_2(+MgO)作为氧离子导体组成浓差电池,测其电动势,求出了熔体中氧化镧活度(a_(La_2O_3))与各因素关系的回归方程。文中还讨论了各因素对a_(La_2O_3)的影响,并绘出了氧化镧的等活度曲线图。最后,利用Monte-Carlo方法解定积分求出了 Al_2O_3 的活度。氧化铝的活度随氧化镧浓度的增加而增大。     

利用固体电解质在CaCl_2熔盐中电解固态SiO_2制备Si

通过对固态SiO_2的理论分解电压进行计算,比较分析了惰性阳极和炭阳极条件下SiO_2电解还原的特点。利用ZrO_2(Y_2O_3)固体电解质管集成构建以Pt,O_2(Ar)|ZrO_2(Y_2O_3)为参比电极的三电极电解池,研究了惰性阳极条件下在CaCl_2熔盐中电解固态SiO_2阴极绿色制备Si的可行性。理论计算结果表明,SiO_2在惰性阳极条件下进行电解还原相比使用炭阳极时难度较大,降低气相中的氧分压有利于SiO_2的电解还原。实验结果表明,在惰性阳极条件下借助三电极电解池电解SiO_2可以成功制备Si,相应电解过程可用三相界线反应机制进行解释。     

Na-βAl_2O_3基电化学探头测定铁液中的硫含量

通过制备Na-βAl_2O_3固体电解质,组装了下列电化学定硫电池Mo|Cr,Cr_2O_3|β-Al_2O_3|Na-βAl_2O_3|(Na_2S)|Fe-C(饱和)-[S]|C。其中以含低Na_2S活度的复合材料作辅助电极。实验测量表明,该电池具有良好的化学稳定性,特别是能克服硫化物固体电解质易氧化的缺点。而且可以连续使用长达30 min以上。得出了在1 500℃下电动势与硫含量的实验关系。     

ZrO2改性Al2O3纳米介孔材料性能研究

采用化学沉淀法制备了ZrO_2、Al_2O_3与ZrO_2-Al_2O_3材料,利用X射线衍射分析考察了焙烧温度对材料的结构性能的影响;利用ZXF-6型自动吸附仪分析了ZrO_2与Al_2O_3之间的相互作用对织构性能的影响;利用氨气程序升温脱附测试了各材料酸性位和酸量大小及其变化.结果表明,ZrO_2和Al_2O_3之间的相互作用对结构性能和织构都有稳定作用,1 000℃高温老化后的ZrO_2-Al_2O_3以四方相的ZrO_2和γ-Al_2O_3两种物相存在,比表面积为88 m2/g,孔容为0. 22 m L/g,孔径为9. 8 nm,属于纳米介孔材料.新鲜材料表面酸性大小排列顺序为,ZrO_2Al_2O_3ZrO_2-Al_2O_3,老化后的ZrO_2-Al_2O_3表面酸性不稳定,有待继续改进.     

煅烧温度对8YSZ-WO_3氨传感器性能的影响

利用固体电解质物质的量浓度为8%的Y_2O_3掺杂的ZrO_2(8YSZ)和敏感材料WO_3制备了片式混合电势型NH_3传感器(简称8YSZ-WO_3传感器),分别在600、650、700和750℃温度下进行煅烧,获得相应的敏感电极,探讨了不同煅烧温度下敏感电极微观结构以及传感器性能的变化,并对传感器的工作机理进行了研究分析。当煅烧温度为700℃时,敏感材料晶粒间形成贯通的孔道,器件性能最佳,其中在测试温度550℃下,该传感器对250×10~(-6) NH_3的响应信号大小为59.35 mV,灵敏度为52.65 mV/decade,并且该传感器遵循混合电动势理论。     

二氧化锆增韧三氧化二铝陶瓷的显微结构与性能的研究

本文对ZrO_2增韧Al_2O_3陶瓷的7种成分(ZrO_2含量分别为0、5、10、15、20、3045wt%,其中Y_2O_3为3mol%)进行了对比性研究。试验表明:在所研究的Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)系陶瓷中,在Al_2O_3中加入ZrO_2(Y_2O_3)可以有效地提高其强韧性,并在15-20wt%ZrO_2时出现峰值;几种增韧机理中显微裂纹增韧起主导作用;在Al_2O_3-ZrO_2系中,ZrO_2的加入可以明显阻止Al_2O_3基体相的晶粒长大;在Al_2O_3基体中,ZrO_2粒子的分散有两种形态,其形成机理也不同。     

用化学平衡法研究Fe—Nb—C熔体的热力学

CO—CO_2混合气与Fe—Nb—C熔体和NbO_2(s)的平衡实验是在Al_2O_3或ZrO_2坩埚中进行的。实验表明,在1073～1273K间的低温下产生碳沉积是不可避免的。熔体上方的气相氧分压用固体电解质电池测定。与熔体中Nb成平衡的氧化物被确定为NbO_2(s)。测得1823K时反应[Nb]+O_2=NbO_2(s)的平衡常数K=6.31×10~(10),因此,可得反应的标准自由能: ΔG°=-377150(J/mol)求出了碳对Nb和Nb对碳的活度相互作用系数为: e~C_(Nb)=-0.74;e~(Nb)_C=-0.092     

CaCl_2-NaCl熔盐中Fe~(3+)电化学行为的循环伏安分析

利用ZrO_2(Y_2O_3)固体电解质管集成构建Pt,O_2(air)|ZrO_2作为参比电极的电化学电池,采用循环伏安法在1273、1323、1373、1393K温度下对溶解0.5%Fe2O3的CaCl2-NaCl共晶熔盐中Fe~(3+)的电化学行为进行研究,分析了Fe~(3+)在Pt电极上的还原机理,并计算了电极反应交换电子数、Fe~(3+)扩散系数与Fe~(3+)扩散活化能等电化学参数。结果表明,在实验温度范围内,熔盐中Fe~(3+)在Pt电极上还原为Fe的反应是一步还原并受扩散控制的可逆过程;随着温度升高,Fe~(3+)扩散系数增大,Fe~(3+)扩散活化能为97.91kJ·mol-1。另外,本实验测得的Fe~(3+)扩散系数与文献值基本相符,因此,可以认为利用该电化学电池装置研究溶解有Fe2O3的CaCl2-NaCl溶盐的电化学行为是可行的。     

复合电解质Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/NaPO_3/NaTi_2(PO_4)_3的中温电性能研究

本文以H_3PO_4、Ti O_2、Al_2O_3和草酸钠为原料,合成了复合电解质Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/Na PO_3/Na Ti_2(PO_4)_3。采用XRD对复合电解质的结构进行了表征。研究了其在400-800℃范围内的电导率,并以Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/Na PO_3/Na Ti_2(PO_4)_3为电解质隔膜组装了H_2/O_2燃料电池。XRD结果表明反应物经过充分反应,形成了三元复合电解质。800℃时,Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/NaPO_3/Na Ti_2(PO_4)_3有最高电导率6.0×10~(-2)S·cm~(-1)。800℃时开路条件下复合电解质的极化电阻值为0.23Ω·cm~2,燃料电池最大功率密度为90.6 m W·cm~(-2)。     

碱性复杂炉渣中FexO活度的测定

应用固体电解质定氧探头测定了碱性复杂炉渣的 FexO活度,并对结果进行了误差分析。炉渣中的FexO活度对拉乌尔定律呈正偏差,且偏差的程度随CaF_2、FexO含量及碱度的增加而减小,随P_2O_5 含量的增加而增大。当炉渣的碱度大于2.1时,FexO 活度随温度的上升而减小。根据实验结果,绘制了1450℃时FexO-(SiO_2+P_2O_5+Al_2O_3)-(CaO+MgO+MnO+CaF_2)准三元系的等FexO活度图。     

不同载体上硫化的钼催化剂甲烷化反应与低温氧吸附的研究

本文研究了不同载体γ-Al_2O_3、ZrO_2、CeO_2和La_2O_3上硫化的钼催化剂的甲烷化反应性能,得到甲烷化活性顺序:Mo/ZrO_2>Mo/γ-Al_2O_3>Mo/CoO_2>Mo/La_2O_3;热稳定性顺序:Mo/La_2O_3>Mo/CeO_2>Mo/γ-Al_2O_3>Mo/ZrO_2。研究了低温氧吸附的预处理条件,并用脉冲色谱法测定了载体,反应前和反应后催化剂的氧吸附量。结果表明反应后低温氧吸附量下降百分数和活性下降百分数有线性关系。讨论了以低温氧吸附与甲烷化活性进行关联的限制和活性中心的本质。     

柠檬酸-硝酸盐燃烧法合成Lu~(3+)和Gd~(3+)共掺杂CeO_2及其复合电解质的中温电性能

本文以柠檬酸-硝酸盐燃烧法合成Lu~(3+)和Gd~(3+)共掺杂CeO_2,再与二元硫酸盐制备复合电解质Ce_(0.8)Gd_(0.1)Lu_(0.1)O_(2-α)-KLiSO_4。采用X射线衍射技术测定单一Ce_(0.8)Gd_(0.1)Lu_(0.1)O_(2-α)和复合Ce_(0.8)Gd_(0.1)Lu_(0.1)O_(2-α)-KLiSO_4电解质的晶体结构。用交流阻抗法测定复合电解质在500–800℃范围内的中温电性能。结果表明,900°C下烧结5h后,形成了Lu~(3+)和Gd~(3+)共掺杂二氧化铈单一电解质。适当的二元硫酸盐的加入有助于复合电解质的烧结致密化。在500–800℃测试范围内,Ce_(0.8)Gd_(0.1)Lu_(0.1)O_(2-α)-KLiSO_4的电导率提高了两个数量级,800℃时,电导率达到4.1×10~(-3)S.cm~(-1)。     

BaO-BaF_2-Fe_xO熔渣的热力学研究

采用固体电解质电池 Mo|Mo+MoO_2|ZrO_2(MgO)|Fe+(Fe_xO)+Ag|Fe,测定了 1473±3K下 BaO-BaF_2-Fe_xO 熔渣中 Fe_xO 的活度,结果表明:Fe_xO 的活度与 x_(BaO)/x_(BaF_2)比有关,即在均一液相区内,Fe_xO 的活度随着 x_(BaO/x_(BaF_2)比的增大而降低。根据 Fe_xO 的活度测定数据作出了 1 473 K下 BaO-BaF_2-Fe_xO三元渣系的相图和等活度图。     

氧化锆（氧化钇）—氧化铝陶瓷的透射电子显微分析

氧化锆(ZrO_2)马氏体相变增韧是改善陶瓷材料性能的重要途径,研究 ZrO_2的马氏体形态对相变增韧具有重要意义,本文利用透射电镜研究了 ZrO_2(Y_2O_3)-Al_2O_3陶瓷中各相的形态。观察分析表明 ZrO_2(Y_2O_3)固溶体中马氏体相变有两种类型:第一类马氏体(M_Ⅰ),其孪生面为(010)、(001)、(011)和(011);第二类马氏体(M_Ⅱ),其孪生面只可能是(011)和(011)。并在 M_Ⅰ中发现相变后形成的形变李晶,在 M_Ⅱ中发现二次衍射参与成象后形成的水纹图。还发现在未转变的面心四方(FCT)相 ZrO_2(Y_2O_3)固溶体中,局部区域出现调幅结构。     

纯铁液中Y—O、Y—S平衡

本工作应用放射性同位素~(90)Y,通过将试样在低温有机电解液中电解的方法分离稀土夹杂物,测定了铁液中溶解态的稀土含量。用ZrO_2(MgO)固体电解质组成的定氧测头测定了铁液中氧的活度。用硫化氢气体发生法测定并计算了铁液中溶解态的硫含量。由此得出1560～1660℃范围内Y—O平衡常数与温度的关系式以及1600℃下Y—S平衡常数值,并测定了Y对O,Y对S的活度相互作用系数e_O~Y、e_S~Y及其它有关热力学数据。