合成条件对LiCo0.2Ni0.8O2正极材料结构与性能的影响

对LiC0.2Ni0.8O2正极材料的合成条件进行了研究．实验表明，该材料在空气气氛中合适的合成温度为700℃，反应时间为12h，在该反应条件下正极材料晶体结构有序化程度及晶体结构完善性均比较理想，其电化学性能较好．在通氧条件下制备得到的正极材料LiC0.2Ni0.8O2具有良好的电化学性能，其初始放电容量175mAh／g，经过50次充放电循环后放电容量为153mAh／g，而且正极材料中锂离子的扩散系数有了较大的增加，这有利于正极材料中锂离子的迁入和脱嵌，因此LiC0.2Ni0.8O2正极材料具有良好的充放电循环性能。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备与表征

用2次干燥化学共沉淀法制得高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,使之与LiOH.H2O混合经过2个恒温阶段烧结(600℃恒温6 h、850℃恒温24 h)得到LiNi0.8Co0.2O2材料,探讨了镍源、Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度、合成时间等因素对产品的影响,从而优化了LiNi0.8Co0.2O2的合成工艺.所得非球形LiNi0.8Co0.2O2粉末振实密度高达2.94 g/cm3,X射线衍射分析表明该材料具有规整的层状NaFeO2结构,充放电测试表明材料具有良好的电化学性能.     

熔融盐法合成球形锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2

采用热分析法对不同组成的LiOH-LiNO3二元体系进行研究,绘制了具有最低共熔点的该二元体系T-x相图,该体系的最低共熔点为175.7℃.利用低共熔混合物LiNO3-LiOH为锂盐,与前驱体球形Ni0.8Co0.2(OH)2混合烧结制备出了球形锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2.探讨了Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度、合成时间等因素对产品的影响.X射线衍射分析表明合成的材料具有规整的层状NaFeO2结构,SEM表明所得材料为球形.充放电测试表明在3.0~4.3的电压范围内,首次放电比容量可达170 mAh.g-1,充放电效率为95.5%.结果表明采用该工艺可以制备出电化学性能良好的LiNi0.8Co0.2O2正极材料.     

BaCo_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3-δ)钙钛矿型混合导体透氧膜的性能

混合导体固体透氧膜与POM制氢工艺相耦合,可以较大幅度地降低制氢成本.由于透氧膜在高温、强还原性气氛下工作,仅仅具有较高的透氧能力并不能满足实际应用需求,还必须具有较高的化学稳定性.通过O2-TPD,CO2-TG及透氧实验研究了两种透氧能力最高的膜材料BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ及Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ.研究发现,由于Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ钙钛矿中A位的Sr2+被Ba2+取代及B位的Co4+部分被Nb5+取代,有效地提高了BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ钙钛矿材料的化学稳定性.     

La_(0.8)M_(0.2)Fe_(1-x)Cu_xO_3钙钛矿型氧化物的制备及催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了一系列钙钛矿复合氧化物La0.8M0.2Fe1-xCuxO3(M为Sr、Ba和Ce).催化性能测定结果发现,800℃焙烧所制得的La0.8Ce0.2Fe0.7Cu0.3O3具有良好的三效催化性能,在该催化剂上C3H6、CO和NO的起燃温度较低,分别为225℃、200℃和280℃,并且在温度达到325℃之前都能得到完全转化.扫描电子显微镜和X射线衍射测试分析表明,La0.8Ce0.2Fe0.7Cu0.3O3具有良好的钙钛矿型晶体结构,晶粒为纳米级,团聚不严重,这可能是其三效催化性能良好的主要因素.     

全氟磺酸型质子交换膜在低温常压电化学合成氨中的应用

用Nafion膜作为电解质材料,以NiO-Ce0.8Sm0.2O2-δ(SDC)为阳极和Sm0.5Sr0.5CoO3-δ(SSC)、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)、LaFe0.7Cu0.1Ni0.2O3-δ(LFCN),La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ(LSCF)、La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)、NiO-Ce0.8Sm0.2O2-δ做阴极材料,银-铂网做集流体组成单电池,在自制的合成氨测试装置中用湿氢气和氮气进行合成氨测试,测试结果表明,该质子交换膜在室温具有较高的质子导电率,在80℃条件下质子导电率最高为2.5×10-3S/cm,合成氨产率均达到10-9mol/(cm2.s)实现了低温常压下合成氨。     

La_(0.8)Cu_(0.2)Ni_(1-x)M_xO_3钙钛矿氧化物的制备及催化性能研究

采用柠檬酸络合法制备了一系列La0.8Cu0.2Ni1-xMxO3(M分别为Mn、Fe和Co)钙钛矿复合氧化物.催化性能的测定结果表明:750℃焙烧制得的催化剂La0.8Cu0.2Ni0.8Mn0.2O3显示出良好的三效催化性能,能使贫燃条件下CO、NO和C3H6的起燃温度较低,分别为165℃、295℃和302℃,当温度高于400℃时完全转化.扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)的测试分析结果表明:La0.8Cu0.2Ni0.8Mn0.2O3因具有良好的钙钛矿晶型结构,且为纳米级晶体,所以三效催化性能良好.     

固相法和甘氨酸-硝酸盐法合成LSCM阳极材料性能比较

采用固相法和甘氨酸-硝酸盐法(GNP)分别合成了La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ固体氧化物燃料电池阳极材料:LSCM-S(固相法)和LSCM-G(GNP).扫描电镜分析表明LSCM-G材料粒径比LSCM-S小.空气中250-850℃下,LSCM-S比LSCM-G电导率稍高;850℃下在甲烷中,LSCM-G比LSCM-S电导率高,850℃下在H2中两者电导率几乎相同,约为0.2S/cm.H2程序升温还原说明LSGM-G与H2发生还原反应的温度更低,反应活性更高.LSCM-G比KSCM-S更适合作为固体氧化物燃料电池阳极材料.     

(La_(0.97)Yb_(0.03))_2Mo_2O_9的制备及电性能

采用XRD,SEM、氧浓差电池、电化学工作站等方法对高温固相反应法合成的(La0.97Yb0.03)2Mo2O9固体电解质材料的电性能进行了研究.结果表明,在600～ 800℃下,制得的样品氧浓差电池电动势的实测值与理论值吻合得很好,氧浓差电池放电性能证实了样品在该温度范围内为一纯氧离子导体.在测定温度范围内,不同气氛下的电导率随温度升高基本呈线性增大,湿润空气中表现出较高的电导率,800℃时达到最大值0.022 S·cm-1.     

影响AgGa1-xInxSe2多晶合成质量的因素分析

高纯AgGa1-xInxSe2多晶料,是进行单晶生长的关键和前提．本文以合成AgGa0.8In0.2Se2为例,对影响AgGa0.8In0.2Se2多晶合成质量的因素进行研究．发现借鉴Ag2Se-Ga2Se3赝二元相图,采用同成分点配料方式合成AgGa0.8In0.2Se2多晶,比采用化学计量比配料合成的多晶质量更高．通过对比实验,发现采用机械和温度振荡相结合的方法能有效减少多晶料块中空洞的产生,将上下振荡温度从900℃和800℃提高到1060℃和900℃时,得到的多晶料块更致密．     

(La,Sr)(Co,Fe)O_3与(La,Sr)MnO_3阴极材料的表征与性能

采用氨水沉淀法分别制备La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)与La0.8Sr0.2MnO3-δ(LSM)两种阴极材料,并用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和比表面积(BET)对所制备材料的结构、晶粒大小、形貌及比表面积进行表征.结果表明,LSCF和LSM前驱体分别在900℃和1200℃煅烧5h后产物均形成单一正交的钙钛矿结构,但LSCF具有较小的粒径和较大的比表面积.电化学性能测试结果表明,LSCF阴极比LSM阴极的过电位低,且LSCF为阴极单电池的输出功率较高.     

Ba0．5Sr0．5Co0．2Fe0．8O3—δ阴极材料制备与性能表征

采用凝胶浇注法（gelcasting）合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba0.5Sr0．5Co0．2Fe0．8O3-δ粉体。对BSCF粉末和烧结体的性能进行了测试分析。结果表明,制备的试样为单一钙钛矿相,其颗粒尺寸均匀,BSCF阴极材料的电导率随测试温度的升高而降低,其中Ba0．5Sr0．5Co0.2Fe0．8O3-δ在500℃电导率为25．4S／cm。Ba0.5Sr0．5Co0.2Fe0．8O3-δ与SDC的界面阻抗在800℃为0．20Ωm2。     

掺杂Ce基Ce0.8SmxY0.2-xO1.9（0≤x≤0.2）电解质的电性能

采用固相反应法制备Ce0.8SmxY0.2-xO1.9Zn0.01(0≤x≤0.2)电解质试样。着重考察不同掺杂配比对材料整体导电性能的影响,另外ZnO对材料电性能的影响也进行了探讨。采用X线衍射(XRD)、Archimede排水法、热膨胀测量法和交流阻抗分析对试样的性能进行表征。结果表明:Sm和Y共掺杂能提高CeO2基电解质的电性能。其中1 550℃烧结的Ce0.8Sm0.18Y0.02O1.9在300～700℃具有最高的离子电导率。添加ZnO可以有效地降低烧结温度,在1 500℃所有试样均烧结致密。ZnO的加入可以提高材料的晶界电性能。     

Perovskite-type B-site Bi-doped ceramic membranes for oxygen separation

Novel mixed conducting oxides, B-site Bi-doped perovskites were exploited and synthesized.Cubic perovskite structures were formed for BaBi0.2CoyFe0.8-yO3-δ (y≤0.4) and BaBixCo0.2Fe0.8-xO3-δ(x=0.1-0.5).The materials exhibited considerable high oxygen permeability at high temperature.The oxygen permeation flux of BaBi0.2Co0.35Fe0.45O3-δ membrane reached about 0.77×10-6 mol/cm2.s under an air/helium oxygen partial pressure gradient at 900℃, which was much higher than that of other bismuth-contained mixed conducting membranes.The permeation fluxes of the materials increased with the increase of cobalt content, but no apparent simple relationship was found with the bismuth content.The materials also demonstrated excellent reversibility of oxygen adsorption and desorption.Stable time-related oxygen permeation fluxes were found for BaBi0.2Co0.35Fe0.45O3-δ and BaBi0.3Co0.2Fe0.5O3-δ membranes at 875℃.     

Effect of La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3-δ morphology on the performance of composite cathodes

In the present work,one dimensional La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3 δ(LSCF) nanofibers with the mean diameter of about 100 nm prepared by electrospinning were deposited on Gd0.2Ce0.8O1.9(GDC) electrolyte followed by sintering to form one dimensional LSCF nanofiber cathode. And LSCF/GDC composite cathodes were formed by introducing GDC phases into LSCF nanofiber scaffold using infiltration method. The polarization resistances for the composite cathode with an optimal LSCF/GDC mass ratio of 1/0.56 are 0.27,0.14 and 0.07 Ω cm2at 650,700 and750 1C,respectively,which are obviously smaller than 2.26,0.78 and 0.29 Ω cm2of pure LSCF nanofiber cathode. And the activation energy is1.194 eV,which is much lower than that of pure LSCF nanofiber cathode(1.684 eV). These results demonstrate that the infiltration of GDC into LSCF nanofiber scaffold is an effective approach to achieve high performance cathode for solid oxide fuel cells(SOFCs). In addition,the performance of composite cathode in this work was also compared with that of our previous nanorod structured LSCF/GDC composite cathode.     

聚合物前驱体法合成La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ纳米粉体

采用聚合物前驱体法,以硝酸盐为原料,乙二醇为溶剂,甘氨酸为螯合剂制备La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ前驱体溶胶及其纳米粉体,考察甘氨酸用量、溶胶蒸发温度及时间对溶胶稳定性的影响。结果表明:当甘氨酸和总金属离子物质的量之比为1∶1时,65℃蒸发48 h可得到均匀、稳定的前驱体溶胶;所得凝胶在700℃下烧结5 h可得到平均粒径为54.4 nm的纯钙钛矿型粉体。     

复合固体电解质NGM-GYDC的微观结构和电性能

用溶胶-凝胶法在煅烧温度800℃和1200℃制备Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ(GYDC)和NdGa0.9Mg0.1O3-δ (NGM) 电解质初始粉末,以GYDC为基底材料,将GYDC和NGM按物质的量比1:0.05,1:0.10,1:0.15进行机械混合,烧结温度为1300℃,1400℃和1500℃制备NGM-GYDC复合电解质材料.利用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和交流阻抗谱研究NGM的掺入量及烧结温度对NGM-GYDC复合电解质材料的微观结构和电性能的影响.研究结果表明:1300℃烧结10h,所有复合电解质材料均为立方萤石结构,晶粒近似球形,分布均匀,在所有复合电解质材料中,010NGM-GYDC具有较高的电导率和较低的活化能,在600℃时电导率σ600℃=2.81×10-3 S/cm,活化能Ea=0.83eV,比基底材料GYDC的电导率(σ600℃=1.31×10-3 S/cm,Ea=0.92eV)提高2.15倍.     

基于陶瓷电极的质子交换膜在低温常压合成氨中的应用

以多孔性Ni—La0.9Ba0.1Ga0.8Mg0.2O（3-α）为阳极,多孔性Sm0.2Ce0.8O2为阴极,基于质子离子液体（PIL）的质子交换膜为电解质,组装成单电池。用交流阻抗法测定质子交换膜在氢气气氛中30-110℃的电导率,最高电导率出现在90℃,为1.4×10^3 S cm^1。用该单电池进行常压合成氨,最佳条件下（温度为90℃,电流为1.4 mA）的氨产率为3.5×10^-9mol s^-1cm^-2。