新型固体电解质Ce5.9Ga0.1MoO15-δ的溶胶-凝胶制备及其导电性能

采用溶胶-凝胶法和固相法制备了Ce5.9Ga0.1MoO15-δ.通过差热-热重分析、X射线粉末衍射、X射线光电子能谱和交流阻抗谱等手段对其进行结构表征和导电性能测试.结果表明:Ga的掺杂可增加氧离子空位浓度,改善母体的电导率;测试温度为800℃时溶胶-凝胶法合成Ce5.9Ga0.1MoO15-δ的电导率为6.5×10-3S/cm,高于固相法制备材料的电导率(1.8×10-3S/cm).     

Ce_(1-x)Dy_xO_(2-δ)固体电解质的合成及其性能研究

采用溶胶-凝胶法合成Ce1-xDyxO2-δ(x=0.05~0.50)固溶体,通过X射线衍射、拉曼光谱、原子力显微镜对样品进行结构表征,利用交流阻抗谱测试其电性能.结果表明:掺入Dy3+可提高Ce1-xDyxO2-δ的电导率,其中Ce0.9Dy0.1O2-δ的电导率最高,活化能最小,600℃时的电导率为5.50×10-3S.cm-1,活化能为0.85 eV,比纯CeO2的电导率提高了3个数量级.     

Al2 O3掺杂对Ce0.8 Gd0.15 Y0.05 O2-δ固体电解质的微结构与电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了AlO1.5掺杂浓度为0.5%,1.0%,2.0%的AlO1.5/Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ固体电解质材料,利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和交流阻抗谱研究了Al2O3掺杂对Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ微观结构及电性能的影响,结果表明：800℃焙烧的所有粉末样品均为单相立方萤石结构,在所有样品中,AlO1.5掺杂量为0.5%的样品晶粒均匀,较致密,交流阻抗谱测试表明掺杂AlO1.5（x=0.5%）使Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ晶界电阻减小,晶界电导率增高;当AlO1.5掺杂量x≥1%时,Al2O3对晶界的阻塞作用使晶界电导率降低,在所有样品中Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ/0.5%AlO1.5晶界电导率最高（σ700℃=8.12×10-3S/cm）,说明在Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ少量掺杂AlO1.5（x=0.5%）具有烧结助剂和晶界清除剂的作用.     

Ce0.8Pr0.2-x Smx O2-δ(x=0.02,0.05,0.10)固溶体的合成及性质

采用溶胶-凝胶法制备固体电解质Ce0.8Pr0.2-xSmxO2-δ(x=0.02,0.05,0.10).XRD结果表明:800℃煅烧后的全部样品皆为单一的立方萤石型结构,平均晶粒尺寸为19～28 nm;Raman光谱结果表明:立方萤石结构的Ce0.8 Pr0.2-x Smx O2-δ 固溶体中存在氧空位,在Ce0.8 Pr0.2-x Smx O2-δ 中掺入钐可提高氧空位浓度;阻抗谱测试表明:稀土双掺杂Ce0.8 Pr0.15 Sm0.05 O2-δ 的电导率高于单一稀土掺杂Ce0.83 Sm0.17 O2-δ 的电导率,且Ce0.8 Pr0.15 Sm0.05 O2-δ的电导率最大,σ600℃为1.2×10-2 S/cm,这归因于样品Ce0.8Pr0.15Sm0.05O2-δ 中较高的氧空位浓度和小极化子的跃迁.     

新型固体电解质Ce5．9Ga0．1M0015-δ的溶胶-凝胶制备及其导电性能

采用溶胶-凝胶法和固相法制备了Ce5．9Ga0．1MoO15小通过差热-热重分析、X射线粉末衍射、X射线光电子能谱和交流阻抗谱等手段对其进行结构表征和导电性能测试．结果表明：Ga的掺杂可增加氧离子空位浓度,改善母体的电导率;测试温度为800℃时溶胶-凝胶法合成％．9Gao．1M0015—8的电导率为6．5×10^-3S／cm,高于固相法制备材料的电导率（1．8×10^-3S／cm）．     

Co掺杂对Ce_(0.85)Y_(0.15)O_(2-δ)固体电解质材料性能的影响

采用固相反应法合成并在不同温度下烧结Ce0.85Y0.15-xCoxO2-δ(x=0、0.01、0.03和0.05)固体电解质材料,着重研究Co掺杂量对试样的体积密度和离子电导率的影响.采用X射线衍射(XRD)分析烧结后试样的晶体结构,Archimedes法测定烧结试样密度,电化学阻抗谱测量试样的离子电导率.结果表明:试样Ce0.85Y0.15-xCoxO2-δ(x=0、0.01、0.03和0.05)1 400℃烧结后均呈单一的立方萤石结构相,掺杂Co可以有效提高试样的体积密度,促进试样烧结.此外,一定量的Co还可以增加试样的离子电导率,相同烧结条件下试样Ce0.85Y0.14Co0.01O2-δ呈现出最高的离子电导率,1 450℃烧结,其离子电导率在800℃时达到0.083 1 s/cm.     

锂快离子导体Li3xLa0.67-xFeyTi1-2yNbyO3系统的研究

以Li3xLa0 6 7-xTiO3 为母体 ,通过掺杂经高温固相反应制得了一系列新的锂快离子导体材料Li3xLa0 6 7-xFeyTi1 - 2yNbyO3 X -射线衍射分析表明 ,在x =0 10 ,y≤ 0 10的组成范围内能得到钙钛矿型的固溶体 应用交流阻抗技术测试其电导率 ,结果表明 :系统合成物在室温下有较高的体相电导和总电导分别为 10 - 4 S cm和 10 - 5S cm 同时在 2 98K - 5 2 3K具有较低的活化能约为 18kJ·mol- 1     

固体电解质Li_(1+2x+2y)Al_xMg_yTi_(2-x-y)Si_xP_(3-x)O_(12)系统的合成及导电性能的研究

以LiTi2(PO4)3为基,煤矸石为原料经高温固相反应(900℃)制得系列锂离子固体电解质Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12(以下简称Ti-Mg-Lisicon).应用交流阻抗技术测定的电导率数据结果表明x=0.1,y=0.1的合成物室温电导率比较理想为1.30×10-4S/cm,而673 K时x=0.1,y=0.3的合成物的电导率最大,为2.60×10-2 S/cm。X射线衍射分析结果表明在x=0.1,y≤0.7x;=0.2y,≤0.6的组成范围内均得到空间群为R3c的合成物.     

固体电解质Li1＋2x＋2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12系统的合成及导电性能的研究

以LiTi2（PO4）3为基,煤矸石为原料经高温固相反应（900℃）制得系列锂离子固体电解质Li1＋2x＋2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12（以下简称Ti-Mg-Lisicon）.应用交流阻抗技术测定的电导率数据结果表明x=0.1,y=0.1的合成物室温电导率比较理想为1.30×10-4S/cm,而673 K时x=0.1,y=0.3的合成物的电导率最大,为2.60×10-2 S/cm。X射线衍射分析结果表明在x=0.1,y≤0.7x;=0.2y,≤0.6的组成范围内均得到空间群为R3c的合成物.     

Ca掺杂对YBa2Cu3O7-δ高温超导氧化物结构的影响

利用固相反应法制备了Y位Ca掺杂的系列高温超导体Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ(0≤x≤0.4)多晶样品,研究了掺杂对样品结构的影响.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对该系列样品进行了表征,从X射线衍射图可看到掺杂量x≤0.2时,样品的单相性很好.扫描电镜图显示样品掺杂量x=0.2时,晶粒进一步长大且呈棒状,晶粒尺寸在2μm左右,晶界最为明显.     

钙钛矿型锂快离子导体Li3xLa0.67-xAlyTi1-2yNbyO3的制备及性能研究

以Li3xLa0.67-xTiO3为母体,通过掺杂经高温固相反应制得了一系列新的锂快离子导体材料Li3xLa0.67-xAlyTi1-2yNbyO3。X-射线衍射分析表明该系统(以下分别简称为Al-Nb)在x=0.10,y<0.050时,合成物为单一的钙钛矿固溶体,而当x=0.10,y≥0.050时,系统合成物还存在Al2O3杂相;应用交流阻抗技术测试其电导率,结果表明:该体系合成物在室温下有较高的电导率,可达2.52×10-4S/cm,在523K时最高电导率可达4.76×10-3S/cm。活化能在20～25kJ/mol之间,稳定性提高。     

固体电解质BaCe_(1-x)RE_xO_(3-δ)的电导率及燃料电池性能

利用溶胶 -凝胶法合成了 Ba Ce1 - x REx O3-δ( RE:稀土 )系列固体电解质 ,结果证明纯 Ba Ce O3 导电性较差 ,RE3+ 的引入 ,取代了晶格中的 Ce4+ ,增加了氧空位 ,大大提高了体系的导电性。文章还研究了掺杂的 Ba Ce O3体系的导电机理 ,讨论了不同稀土离子掺杂对电导率的影响 ,以 Ba Ce1 - x REx O3-δ为固体电解质组装了 H2 /O2 燃料电池 ,电池的开路电压接近 1V,短路电流密度超过 10 0 m A/cm2 ,以 Ba Ce0 .8Gd0 .2 O2 .9为 SOFC电解质 ,80 0℃时最大输出功率密度达 30 m W/cm2 。     

锂快离子导体Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12系统的合成与表征

以LiTi2（PO4）3为基，用分析纯原料经高温固相反应（～900℃）制得一系列锂快离子导体材料Li1＋2x＋2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12（以下简称Ti—Mg—Lisicon）．系统的合成温度随x和y的增大而降低．应用交流阻抗技术测定的电导率数据结果表明x=0．1，y=0．1的合成物室温电导率最好为1．31×10^-4S／cm，而673K时x=0．1，y=0．3的合成物的电导率最大，为2．93×10^-2S／cm．X射线衍射分析结果表明在x=0．1，y≤0．7；x=0．2，y≤0．6的组成范围内均得到空间群为R3C的合成物.     

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.     

改进溶胶-凝胶法制备超细纳米Ce0.8Nd0.2O2-δ复合氧化物的研究

采用常规和改进的柠檬酸溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备了Ce0.8Nd0.2O2-δ复合氧化物,通过XRD、TG-DSC和Raman对复合氧化物的结构进行表征.结果表明,改进的柠檬酸Sol-Gel法可制得晶粒更小的纳米Ce0.8Nd0.2O2-δ复合氧化物,N-800样品的平均晶粒仅为15.8nm,说明改进的方法有利于提高样品的抗烧结能力.两种Ce0.8Nd0.2O2-δ复合氧化物中均出现了归属于由氧缺位的不对称振动产生的位于550cm-1附近的Raman谱峰,表明固溶体的生成有利于促进氧缺位的形成.     

La2-xAlxMo2O9（0≤x≤0．18）的溶胶凝胶合成及其电性能

采用溶胶凝胶法合成了La位掺杂Al的系列新型氧离子导体La2-xAlxMo2O9（0≤x≤0．18）。通过X-射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、X-射线光电子能谱（XPS）、场发射扫描电镜（FE—SEM）等手段对氧化物结构进行分析,交流阻抗谱测试其电性能。结果表明,随Al掺杂量的增加,其晶胞参数有所减小;A1的掺杂对高温立方相的电导率没有明显改善,但显著提高了低温单斜相的电导率,同时,有效抑制了母体在580℃的相变。     

BaTi1-xFexO3-δ六方钙钛矿陶瓷材料的NTC特性

采用湿化学合成方法制备BaTi1-xFexO3-δ(x=0.1,0.2.0.3)粉体,经传统烧结工艺得到致密的块体陶瓷材料.利用X线衍射分析材料的相组成,通过电阻-温度特性和交流阻抗谱分析材料的导电性质随温度变化的特性.利用热激活诱导极化子跳跃导电模型对材料的NTC特性进行分析讨论.研究结果表明:BaTi1-xFexO3-δ材料具有六方钙钛矿晶体结构,并体现出优异的电阻负温度系数(NTC)特性;当x=0.1,0.2和0.3时,BaTi1-xFexO3-δ的NTC系数分别为5497,5284和4828K.     

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。     

中低温固体氧化物燃料电池Sr_(1-x)Na_xSiO_(3-0.5x)(x=0.35,0.45)电解质的性能研究

将具有高离子传导的Sr_(1-x)Na_xSiO_(3-0.5x)(x=0.35,0.45)材料应用于中温固体氧化物燃料电池电解质.利用X射线衍射(XRD)、范德堡法和阻抗测试对电解质样品的结构、电导率和阻抗谱进行了研究.XRD结果表明,利用固相反应法制备样品时,当烧结温度为950℃,烧结时间为15 h后可以获得Sr_(1-x)Na_xSiO_(3-0.5x)电解质材料单相结构.电导率结果表明,x=0.45的电解质样品显示出更高的电导率,其电导率在800℃时,达到0.027 S·cm~(-1).两种样品的阻抗谱结果显示,x=0.45的电解质具有更高的氧离子电导率.     

Sm2O3掺杂Ce2O3的加入量对YBa2Cu3O7-δ界面性能的影响

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有稳定性高、寿命长、污染低等优点,是二十一世纪的绿色能源之一。当前SOFC阴极通常采用掺杂的ABO3钙钛矿型材料。这类材料在高温下具有较高的导电率和催化活性,但中温化是SOFC的趋势,高温下常用的La(Sr)MnO3阴极材料在中温下性能下降,不能满足中温下电导率的要求。本论文尝试采用柠檬酸燃烧法来制备YBa2Cu3O7-δ,并在YBCO中加入一定量的Sm2O3掺杂的Ce2O3(SDC)作为SOFC的阴极材料,通过对阻抗分析,研究了SDC掺杂量、烧结温度等对该阴极材料性能的影响。实验结果表明:随着SDC的掺杂量x(0≤x≤50%)和烧结温度的升高,阴极材料的界面阻抗减小。在SDC的掺杂量为50%时,且在800℃下烧结得到的烧结体界面阻抗最小,其界面比电阻仅为0.1353ohm/cm2(800℃),这标志着掺杂SDC的YBCO作为中温固体氧化物燃料电池的阴极材料时非常具有发展前景的。