CO2稳定的双相混合导体透氧膜材料的研究进展

混合导体透氧膜在高温条件下(特别是温度高于700℃)是一种同时具有氧离子和电子混合传导性能的无机致密陶瓷膜.由于此类膜材料在中高温条件下不仅可以清洁、高效、经济地从空气或者其他含氧气氛中高选择性地分离氧气,同时还具有一定的催化活性,所以这类氧离子和电子混合传导膜在纯氧制备、燃料电池、甲烷部分氧化制合成气、富氧燃烧等方面有着巨大的应用潜力,相关研究也成为材料及化工等领域研究学者关注的焦点.为了找到既具有高透氧性能又具有优异稳定性能的透氧膜材料,研究人员做了大量的工作和努力.本文对近年来CO_2稳定的双相混合导体透氧膜材料的研究进展进行系统的综述,简单介绍了双相混合导体透氧膜的透氧机理,分析了双相透氧膜材料的制备方法、几何形状、烧结温度以及组成成分等对透氧性能及稳定性的影响,介绍了双相混合导体透氧膜膜反应器在甲烷部分氧化制备合成气、耦合反应、水分解及富氧燃烧中的应用.最后分析了目前存在的科学问题,并对CO_2稳定的双相混合导体透氧膜材料未来的发展进行了展望.     

中温烧结Ca[(Li1/3Nb2/3),Ti]O3-δ微波介质陶瓷

研究了B2O3对Ca(Li1/3Nb2/3)O3- 的烧结性能、物相和微波介电性能的影响. 实验结果发现, 添加0.5% ～ 4% B2O3可使该陶瓷的烧结温度从1150℃降低到1000℃而不降低微波介电性能, X射线表明材料是正交相结构, 但是非化学计量Ca(Li1/3Nb2/3)O3???随着B2O3含量的增大向化学计量Ca(Li1/4Nb3/4)O3过渡; 在Ca[(Li1/3Nb2/3)1?x, Tix]O3?? (0 ≤ x ≤ 0.5)系统中, Ti含量增大时介电常数K增大, Q@f值减小, 而谐振频率温度系数(??f)从负变正, 对于x = 0.2的试样, 得到K = 40, Q@ f = 20500 GHz, ??f = 0的一类新型中温烧结微波介质材料.     

中温烧结Ca[(Li1/3Nb2/3), Ti]O3-δ 微波介质陶瓷

研究了B2O3对Ca（Li1/3Nb2/3）O3-δ的烧结性能、物相和微波介电性能的影响.实验结果发现,添加0.5％～4％B2O3可使该陶瓷的烧结温度从1150℃降低到1000℃而不降低微波介电性能,X射线表明材料是正交相结构,但是非化学计量Ca（Li1/3Nb2/3）O3-δ随着B2O3含量的增大向化学计量Ca（Li1/4Nb3/4）O3过渡;在 Ca[（Li1/3Nb2/3）1-x,Tix]O3-δ（0≤ x≤0.5）系统中,Ti含量增大时介电常数K增大,Q·f值减小,而谐振频率温度系数（τf）从负变正,对于x=0.2的试样,得到 K=40,Q·f=20500GHz,τf=0的一类新型中温烧结微波介质材料.     

在混合导体透氧膜反应器中进行甲烷部分氧化制合成气

混合导体透氧膜指的是一类同时具有氧离子导电与电子导电性能的新型陶瓷膜。在高温下，当膜两边存在氧浓度梯度时，氧可以从高氧压端向低氧压端透过，且理论上氧的选择透过性为１００％，开发出一种新型的具有高透氧量、高稳定性的透氧材料Ｂａ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２－０３－δ，并成功地把其应用到甲烷部分氧化反应中，以空气为氧源利用透氧膜透过的氧与甲烷反应制合成气，使氧的膜分离与甲烷部分氧化反应一体化于一     

新型钙钛矿ABO3 型B 位含铋混合导体透氧膜

研究与合成了系列新型的钙钛矿型Ｂ位铋掺杂混合导体透氧膜材料，对其结构与透氧性能进行了测定．发现ＢａＢｉ_（０．２）Ｃｏ_ｙＦｅ_（０．８－ｙ）Ｏ_（３－δ）（ｙ≤０．４）及ＢａＢｉ_ｘＣｏ_（０．２）Ｆｅ_（０．８－ｘ）Ｏ_（３－δ）（ｘ＝０．１～０．５ ）都可以形成立方晶相的钙钛矿型复合氧化物．透氧测定表明此系列材料具有非常高的氧渗透能力．ＢａＢｉ_（０．２）Ｃｏ_（０．３５）Ｆｅ_（０．４５）Ｏ_（３－δ）导体膜，在膜片一端为空气氛另一端为氦气氛情况下，９００℃时透氧量高达０．７７ × １０~（－６） ｍｏｌ／（ｃｍ~２·ｓ）以上，远远高于相同条件下其他的含铋透氧膜材料．并发现透氧量随着钴含量的增加而增加，而与铋含量无简单的关系．Ｏ_（２）－ＴＰＤ测定表明，材料具有优良的氧吸附脱附可逆性．长时间透氧测定表明，ＢａＢｉ_（０．２）Ｃｏ_（０．３５）Ｆｅ_（０．４５）Ｏ_（３－δ）ＢａＢｉ_（０．３）Ｃｏ_（０．２）Ｆｅ_（０．５）Ｏ_（３－δ）导体膜在８７５℃下都具有较稳定的氧渗透行为．     

锂离子电池硅酸盐正极材料的研究进展

聚阴离子型正硅酸盐材料由于其具有较高的理论容量、高安全性、环境友好和价格低廉等特点, 被认为是下一代锂离子电池理想的正极材料之一. 本文介绍了这种材料的结构及性能特点, 并针对材料存在的电导率低、稳定性差、阳离子易混排等缺陷, 从优化合成方法入手, 综述了不同合成方法以及烧结温度对材料性能的影响, 探讨了碳的包覆及复合、金属元素的掺杂以及特殊的介孔结构对材料物化性能的影响, 提出了锂离子电池硅酸盐正极材料未来的研究重点.     

固体氧化物燃料电池NiO/Y0.1Sm0.1Ce0.8O1.9阳极材料制备与表征

以硝酸盐和氧化物为原料,通过凝胶浇注法制备Y0.1Sm0.1Ce0.8O1.9(YSCO)电解质粉末,并将一定量的YSCO与NiO粉末机械混合均匀得到NiO-YSCO粉体,对YSCO粉末相组成及YSCO和NiO粉末的粒度进行了表征.以所获得的NiO-YSCO粉体为原料通过成型烧结制备Ni/YSCO阳极材料,并以NiO/YSCO为阳极材料、YSCO为电解质通过共压法制备SOFC单电池,对NiO/YSCO阳极烧结体和单电池的组织及性能进行了测试分析.实验结果表明,YSCO和NiO粉末的中位径d50分别为1.757和3.577-m,均为微米级.在1400℃烧结4h的NiO/YSCO烧结体的孔隙率为11.85%,还原后为20%.1400℃烧结的NiO/YSCO试样经还原得到的Ni/YSCO试样在800℃下的电导率约为250S/cm.以此为阳极的SOFC单电池性能良好,在700℃工作温度下,单电池的开路电压为0.689V,最大功率输出为153.1mW/cm2.     

在管状透氧膜反应器中进行甲烷部分氧化制合成气

采用挤压法制备出致密的Ｂａ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３──膜管，并成功地将其应用到甲烷部分氧化制合成气反应中，即以空气为氧源利用透氧膜透过的氧与甲烷反应制合成气，使膜分离纯氧与甲烷部分氧化反应一体化．实验结果表明，反应温度在８７５℃，甲烷转化率在９４％以上，ＣＯ的选择性在９８％以上，Ｈ２的选择性在９５％以上，透氧量为８．８　ｍＬ／（ｍｉｎ·ｍ２）．在反应过程中，透氧膜管没有出现裂缺，显示了很好的稳定性．     

镓掺杂对0.7BiFeO3-0.3BaTiO3固溶体的结构和性能的影响

采用陶瓷工艺成功制备了0.7Bi(Ga_xFe_1-x)O3-0.3BaTiO₃二元系固溶体, 其中x = 0, 0.025, 0.05, 0.1, 除x = 0.1外, 所有陶瓷样品具有单一钙钛矿结构. 在掺镓量x小于0.05时, 有助于陶瓷烧结; 当掺镓量x大于0.05时, 晶粒变小, 材料的性能恶化, 并且相结构由三方相变为四方相. 随着掺镓量的增多, 电阻率逐渐增大, 所有陶瓷样品同时具有铁电性和铁磁性, 并且剩余极化强度先增大后减小, 剩余磁化强度逐渐增大, 磁矫顽力降低.     

真空退火超导材料Ba_2Y_1Cu_3O_(7—δ)的光电子能谱研究

一、引言 Ba-Y-Cu-O材料具有液氮温区超导特性的发现,使人们对此发生了极大兴趣。这种超导材料的性能与烧结温度和烧结气氛有关。事实上,不同的烧结和退火条件将严重影响样品的氧含量。X射线衍射照相及中子衍射研究表明,具有畸变钙钛矿结构的超导材料Ba_2Y_1Cu_3O_(7-δ)中氧空位起重要作用。由于超导特性根本上是由材料的电子结构特性决定的,因此不同退火条件下,这些材料的电子能态的变化及其影响是需要认真研究的。     

共沉淀法制备膨胀石墨基Ca_xZn_y(OH)_(2(x+y))太阳能化学蓄热复合材料

报道了通过共沉淀法制备膨胀石墨基Cax Zny(OH)2(x+y)纳米复合太阳能化学蓄热材料的过程和材料特征.以膨胀石墨为基体,将复合的Ca(OH)2和ZnO微粒加入到多孔基体中,制备出膨胀石墨基Cax Zny(OH)2(x+y)纳米复合材料,通过扫描电子显微镜、能谱仪、差热热重分析仪和X射线衍射仪对所制材料的形貌、吸附特性、复合尺度、热力学性能进行了分析测试.研究结果表明,所合成的材料大部分组分为Ca(Zn(OH)3)2,复合材料的晶体尺寸粒径在31.2~86.4 nm范围内,其脱水温度为151.38℃.     

提高(K0.5Na0.5)NbO3 陶瓷压电性能温度稳定性的新方法

分析了(K_0.5Na_0.5)NbO₃(简写为KNN)基陶瓷压电性能温度稳定性差的原因, 结合KNN固溶体的相图, 提出了解决KNN 基陶瓷压电性能温度稳定性差的新方法. 为了验证此方法的可行性, 设计了 0.9(K_1-xNa_x)NbO₃-0.06LiNbO₃-0.04CaTiO₃(简记为KNLN-CaTiO₃)陶瓷. 系统研究了KNLN-CaTiO₃ 陶瓷的结构和性能. 实验结果表明: KNLN-CT(x=0.54)陶瓷在宽阔的温度范围(25~320℃)内表现出良好的温度稳定性, 在 x=0.54 处获得了相对较高的压电性能(d₃₃=152pC/N). 这个结果证实了我们提出的解决KNN 基陶瓷压电性能温度稳定性差的方法是可行的,具有使用价值.     

溶液加工型蒽类树枝状深蓝光材料的合成与表征

采用9,10-二苯蒽(DPA)作为中心核,一代至三代齐聚咔唑作为外围树枝,设计合成了一系列溶液加工型树枝状深蓝光荧光材料Ent1,Ent2和Ent3.不同于DPA容易在膜态下形成结晶,Ent1~Ent3均具有良好的热稳定性和形态稳定性,玻璃化转变温度高达194~371℃.同时,咔唑树枝的引入,有效地抑制了分子间的相互作用,使得膜态下荧光量子效率从Ent1的46%提高至Ent2的52%和Ent3的67%.通过旋涂工艺制备了深蓝光非掺杂器件,发现第二代树枝状荧光材料Ent2表现出最优器件性能,发光效率为2.63 cd/A,色坐标CIE_((x,y))为(0.16,0.10).     

n-型SrTiO3陶瓷与p-型聚苯胺复合材料的研究

对于功能复合材料,因复合后能加强某一特性,甚至能产生出新的特性来,所以复合是开发材料性能的独特途径.鉴于近期发展起来的p-型导电高分子材料聚苯胺的各种优良特性,如电变色特性、吸波特性等.为了开发应用,首先应从理论上对其结合的界面特性,可否形成一种p-n结接触进行研究和探讨.通过对n-SrTiO_3陶瓷上复合p-PAn的研究和探讨,证实该复合界面为p-n异质结结构,进一步的研究还需做大量的工作.1 实验过程及测试(1)n-型半导体钛酸锶陶瓷(n-SrTiO_3)的制备.工艺流程图为:配料—球磨混料—干燥—过80目筛—预合成—造粒—成型—排胶—烧成其中,配粒比例为SrCO_3:TiO_2O_5=1:1.01:0.013.球磨时,料:球:水=1:4:2.5.预合成的温度是1200℃下保温2h,空气气氛.烧成的温度是1420～1460℃下,通N_2的还原气氛下.     

La1-xTexMnO3(x=0.04,0.1)的庞磁电阻效应及自旋玻璃态特性

制备出用氧族非金属元素Te替换部分镧所生成的锰氧化物新材料:La1-xTexMnO3(x=0.04,0.1).研究表明该材料具有空间群R-3C结构,Te为正四价态.电阻率-温度关系给出其存在金属-半导体转变特性,具有庞磁电阻效应(CMR),x=0.1成分的磁电阻变化率在4 T作用下为51％.此外,还观察到该材料在低温下的自旋玻璃态行为.     

硼酸铝晶须增强磷酸铝基透波材料的制备

以磷酸铝粉末为基体, 以硼酸铝晶须为增强体, 采用常压烧结工艺制备了硼酸铝晶须/磷酸铝陶瓷透波材料. 实验结果表明: 硼酸铝晶须对磷酸铝基体的热膨胀起到了抑制作用, 对基体起到了补强增韧作用. 硼酸铝晶须含量为30%(体积分数)的样品在1050℃烧结1 h后, 抗弯强度达到215.3 MPa, 在10 GHz频率下的相对介电常数(ε)和介电损耗角正切值(tanδ )分别为4.23和0.0024.     

Co基非贵金属催化剂的制备及其氧还原电催化性能

通过热分解法, 以过渡金属-有机小分子络合物为前驱体制备了含有Co, O和N的非贵金属催化剂. 对催化剂进行了结构表征和氧还原电催化性能测试, 并分析了合成过程及分解温度对产物催化性能的影响. 结果表明, 200℃分解产物的氧还原电流达到0.60 mA/mg@-0.4 V( vs.SCE), 通过进一步研究, 有望成为氧还原电化学催化剂, 应用于质子交换膜燃料电池阴极. 研究结果同时表明, 热分解温度对分解产物结构和表面N含量有很大影响, 300℃以上才能分解完全, 600℃直接还原成单质Co; 300℃热解产物比200℃热解产物的表面N含量低, 因而其催化活性也偏低.     

掺Ce锂离子电池正极材料LiNi1/3Co（1/3-x/3）Mn1/3Cex/3O2

采用共沉淀法和固相烧结法相结合合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和Ce掺杂LiNi1/3Co1/3-Mn1/3O2锂离子电池正极材料.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和形貌进行了表征.结果表明,不同Ce含量的正极材料均具有良好的层状结构、结晶度高.采用电化学性能测试的结果表明,放电容量随着Ce含量的增加而有所增加,首次可逆容量的衰减也随着掺杂Ce而有所降低,当Ce含量为x=0.2,0.2C恒电流充放电时,循环50次后的容量保持为91%.     

锂离子电池正极材料富锂锰基固溶体的研究进展

富锂锰基固溶体xLi[Li1/3Mn2/3]O2.(1–x)LiMO2具有超过目前所用正极材料1倍的高比容量,是很有潜力的下一代锂离子电池用正极材料,但是其他电化学性能,特别是功率特性尚不能满足应用要求.从机理研究、合成工艺和性能改进3方面综述了富锂锰基固溶体型锂离子电池正极材料xLi[Li1/3Mn2/3]O2.(1–x)LiMO2的研究现状,提出了下一步的研究思路和方向.     

高性能Ag-Pb-Sb-Te体系半导体热电材料的制备与性能

采用机械合金化(MA)和放电等离子烧结(SPS)方法制备了高性能的Ag-Pb-Sb-Te体系块体热电材料. 利用XRD和SEM等表征手段分析了材料的物相组成和微观结构, 详细研究了组分变化, 尤其是Pb含量的改变对Ag_0.8Pb_18+xSbTe20体系材料热电性能(包括电阻率、Seebeck系数、功率因子、热导率和热电优值等)的影响规律. 研究表明, Ag-Pb-Sb-Te体系材料的最佳组成为Ag_0.8Pb_22.5SbTe₂₀, 对应的最大热电优值为1.2(673 K).