Ln0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜的显微结构及其电学性能研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)衬底上溅射Ln0.5Sr0.5CoO3-δ(Ln=La,Pr,Nd)薄膜,测试了不同工艺制备的Ln0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜样品的XRD谱和电导率.分析了薄膜显微结构以及电输运机理.结果表明:在YSZ衬底上生长的Ln0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜经过750 ℃热处理后,主要沿《110》方向生长;Ln0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜直流电导率的Arrhenius曲线近似直线,表明材料的导电行为符合小极化子导电机制.在所研究的样品中Nd0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜的电导率最高.     

固体氧化物燃料电池阴极材料La1-xSrxFe1-yMnyO3-δ的合成与性能表征

固体氧化物燃料电池技术提供清洁、高效的发电方式。La1-xSrxFe1-yMnyO3-δ(LSFM)钙钛矿作为中温固体氧化物阴极材料受到人们的关注。本文用柠檬酸盐法合成了La1-xSrxFe1-yMnyO3-δ(x=0.1,0.2,0.3,0.4;y=0.1,0.2,0.3)钙钛矿阴极材料。使用同步热分析仪(TG/DTA)研究了钙钛矿结构的形成历程。XRD衍射结果证明单一钙钛矿相的最佳形成温度是800℃。采用直流四探针法测试了样品的电导率,其中La0.6Sr0.4Fe0.9Mn0.1O3-δ显示了最高值。用碘量法测量了LS-FM中的非化学计量氧值。随着Sr与Fe的增加,非化学计量氧值增大。通过XRD与SEM分析,La0.6Sr0.4Fe0.9Mn0.1O3-δ与La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ之间显示出较好的化学和热相容性。结果表明LSFM有望作为中温固体氧化物燃料电池的阴极材料。     

新型中温SOFC阴极材料Sm0.5Sr0.5VO4的制备与性能分析

为降低固体氧化物燃料电池(SOFC)的工作温度,发展新型中低温固体氧化物燃料电池阴极材料,采用固相反应方法,将元素Sr替代Sm进行掺杂制备一种新型阴极材料Sm0.5Sr0.5VO4.XRD谱图显示,在900℃下处理的样品形成了单相稳定的四方钙钛矿结构晶体,其晶格常数比没有进行掺杂的SmVO4晶格常数略微降低,说明Sr已经很好地掺杂进入SmVO4的晶格结构中;在650~750℃,单电池最大输出功率密度为209.5 mW/cm2,最大输出电流密度为138.3 mA/cm2.制备的阴极材料显示了良好的电化学性能.     

中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料的性能

利用甘氨酸法合成复合材料La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ-Ce0.8Ca0.2O1.9,该材料作为中温固体氧化物燃料电池的阴极材料被研究,XRD、SEM-EDS、O2-TPD等被用于检测材料的各种性能.得到优化的合成温度是1 100 ℃,在该温度条件下晶粒的平均粒径为400 nm,而且所合成的样品的元素比与所设计的化学计量比吻合.LSCF70-CDC的电导率在700℃温度下最高.氧的解吸结果表明结构中存在着几种不同类型的氧.     

La0.5Ba0.5-xCaxFeO3钙钛矿结构固体氧化 物燃料电池阴极材料的制备与性能研究

双碳目标背景下,新能源材料与技术开发是绿色能源发展面临的主要课题之一,中低温下Fe基钙钛矿结构阴极材料是固体燃料电池阴极材料的潜在热点材料。利用固相反应法,以La0.5Ba0.5FeO3为基质材料,Ca离子以掺杂方式替换部分Ba原子,实现Ba、Ca双离子比例调节,合成了La0.5Ba0.5xCaxFeO3(x=01,025, 04,05) 系列阴极材料,对其相结构、热膨胀行为、导电性、电催化活性及电池性能进行了系统研究。样品整体为立方钙钛矿结构。La0.5Ba0.5-xCaxFeO3与电解质的热膨胀系数具有良好的热匹配性,La0.5Ba0.1Ca0.4FeO3呈现最大电导率187.7 S/cm。Ca元素掺杂大大提高了La0.5Ba0.5-xCaxFeO3作为电极的电池输出功率密度,且输出功率密度较为稳定,800 ℃时峰值功率密度达到595 mW/cm2。Ca离子的掺杂对La0.5Ba0.5-xCaxFeO3阴极材料性能起到促进作用,是中温固体燃料电池阴极候选材料。     

固体氧化物燃料电池阴极材料La1-x Srx Fe1-y Mny O3-δ的合成与性能表征

固体氧化物燃料电池技术提供清洁、高效的发电方式。La1-x Srx Fe1-y MnyO3-δ（LSFM）钙钛矿作为中温固体氧化物阴极材料受到人们的关注。本文用柠檬酸盐法合成了La1-x SrX Fe1-y Mny O3-δ（x=0.1，0.2，0.3，0.4；y=0．1，0.2，0．3）钙钛矿阴极材料。使用同步热分析仪（TG／DTA）研究了钙钛矿结构的形成历程。XRD衍射结果证明单一钙钛矿相的最佳形成温度是800℃。采用直流四探针法测试了样品的电导率，其中La0.6 Sr0.4 Fe0.9 Mn0．1O3-δ。显示了最高值。用碘量法测量了LS-FM中的非化学计量氧值。随着sr与Fe的增加，非化学计量氧值增大。通过XRD与SEM分析，La0.06 Sr0.4 Fe0.9 Mn0.1O3-δ与La0.9 Sr0.1 Ga0.8 Mg0.2 O3-δ之间显示出较好的化学和热相容性。结果表明LSFM有望作为中温固体氧化物燃料电池的阴极材料。     

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。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2制备及光谱研究

用共沉淀法合成了Li Ni0.5Mn0.5O2材料.为了探索共沉淀法合成Li Ni0.5Mn0.5O2的最佳工艺,详细研究了研磨时间、pH值、预处理温度、煅烧温度、煅烧时间和冷却方式等对材料结构的影响.以氢氧化锂为锂源,Ni(NO3)2.6 H2O和Mn(Ac)2.4 H2O为镍源和锰源,锂与镍、锰物质的量比为1.1∶0.5∶0.5,经强氧化剂处理,900℃下煅烧12 h后经淬冷制备了Li Ni0.5Mn0.5O2样品.采用XRD,Raman和XPS对该样品进行了分析,结果表明:材料为标准的α-NaFeO2层状结构,属于六方晶系;镍以正二价的形式存在,锰主要以正四价存在,非常接近理论计算的理想结构.     

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。     

一种新型的蓝光激发白光LED用荧光粉Ba_(0.5)Sr_(0.5)MoO_4∶_(0.02)Pr~(3+)

为寻找应用于白光LED的红色荧光粉,采用固相法成功地合成了Ba0.5Sr0.5MoO4∶Pr3+x(0.005≤x≤0.04)红光荧光粉,并对样品分别进行了X射线衍射分析、透射电镜测试和荧光光谱的测定.通过表征可知,该荧光粉可被400～500 nm蓝光范围有效激发,掺杂Pr3+并未显著影响样品的晶体结构,最佳掺杂x为0.02.同时讨论了温度和基质对晶体结构以及发光性能的影响.     

新型钙钛矿结构复合氧化物材料的电导性能

研究了几种钙钛矿结构以及类钙钛矿结构材料的电导性能.实验表明,La0.8Sr0.2MnO3,La0.8Sr0.2Ni0.1Mn0.9O3,La0.8Sr0.2Ce0.1Mn0.9O3和SrFe0.5Co0.5O3电导率相差不大,均为10-1S·cm-1数量级;高温熔盐中耐侵蚀性能优良的LaLiMnOy和LaLi0.5MnOy电导率差别很大,前者电导率大于1 S·cm-1,达到了MCFC阴极对材料电导性能要求,而后者仅为10-2S·cm-1数量级.高达0.191eV的电导激活能可能是LaLi0.5MnOy电导率过低的原因.     

La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ的柠檬酸盐法制备及其电性能

采用柠檬酸盐法合成了La06Sr0.4Co0.2Fe08O3-δ(LSCF6428)粉体材料.经XRD分析凝胶在1 100℃煅烧时,转变为正交钙钛矿结构的纯相产物,与固相反应法采用1 250℃的烧结温度相比,柠檬酸盐法能有效降低粉体的烧结温度.实验结果表明,在500～700℃中温范围内,LSCF6428样品在空气气氛中的电导率均超过了100S·cm-1,且随温度的升高,样品的电导率在500℃附近出现极值,达到100S·cm-1.其导电机理可以用p型小极化子绝热空隙理论来解释.     

Cu掺杂La0.5Ba0.5CoO3-δ阴极材料动力学性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构La_0.5Ba_0.5Co_1-xCu_xO_3-δ(LBCC_-x,0≤x≤0.4)氧化物,系统地研究了Cu部分取代Co对LBCC_-x阴极材料的晶体结构、电导率和电化学性能的影响.研究结果表明：Cu掺杂La_0.5Ba_0.5CoO_3-δ增加了晶格体积和氧空位浓度,降低了电极材料的电导率.Cu部分替代Co有效改善了LBCC_-x阴极材料的电化学性能.当温度为750℃时极化阻抗为0.043Ω·cm^-2,La_0.5Ba_0.5Co_0.7Cu_0.3O_3-δ,(LBCC₃)表现出最优的氧还原反应活性.弛豫时间分布(DRT)分析表明,气体扩散是LBCC_-x阴极材料电催化...     

Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ-Ag复合阴极材料的性能研究

为发展中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)的阴极材料,用柠檬酸络合法合成了Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)粉体,并在BSCF中加入一定量的金属Ag作为SOFC的阴极材料.高温电阻测试表明复合阴极材料(BSCF-Ag)比纯BSCF材料具有较高的电导率.同时用交流阻抗法研究了BSCF-Ag复合阴极材料的性能,实验结果表明BSCF-Ag复合阴极材料的极化电阻明显小于纯BSCF,在750℃BSCF的极化电阻为0.41Ω.cm2,而BSCF-Ag的电阻仅为0.12Ω.cm2,约为BSCF的1/4.这标志着参杂Ag的BSCF阴极材料的性能明显优于纯BSCF材料.     

La2／3Ca1／3—0.05Sr0.05MnO3稀土锰氧化物材料结构对性能影响分析

用固相反应法制备了La2/3Ca1/3-0.05Sr0.05MnO3锰氧化物材料,用Rietveld方法分析了样品的结构,结果表明,样品中93．76％的正交结构（Pnma),另外还有6．24％的Mn3O4存在;通过对样品低温电阻率变化特性及磁性质的测量发现低温下电阻率峰值（Tp）和磁相变温度（Tc)相差很大,文章初步分析了这一结构和电磁特性的相关性。     

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.     

溶胶-凝胶法制备固体电解质SmxLi0.5-xCa0.5TiO3及其性质

采用溶胶-凝胶方法制备了Sm3 掺杂Li0.5Ca0.5TiO3的固体电解质SmxLi0.5-xCa0.5TiO3,用X-Ray衍射仪、透射电子显微镜、交流阻抗对其结构、形貌和离子电导率等性能进行测试分析.结果表明,800℃热处理可形成结晶完好钙钛矿结构;所得颗粒呈片状,尺寸约为40 nm;常温时的离子电导率随掺入Sm的量的增加而增大,并在x=0.02时达最大;然后,随掺入Sm量的增加而下降.     

钙钛矿型复合氧化物La0.5Sr0.5MnO3的共沉淀制备与表征

采用共沉淀法合成了钙钛矿型复合氧化物La0.5Sr0.5MnO3.考察了共沉淀pH,煅烧温度,煅烧时间,分散剂PEG-4000等因素对产物性能的影响,并采用XRD,BET,SEM,H2-TPR等测试手段对所得产物进行了表征.结果表明,当共沉淀pH为10.5,煅烧温度850℃,煅烧时间4h时,得到了纯相的钙钛矿型La0.5Sr0.5MnO3;在合成中添加5%PEG-4000,可以有效的降低样品颗粒团聚,比表面积达23.44m2.g-1,并显著的增强了其氧化性能及结构稳定性.     

新型电解质材料La1.94Sr0.06Mo2O9-δ的制备与性能

氧离子导体La2Mo2O9在580℃左右存在低温α相向高温β相的结构相变,这是影响其成为固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质材料的关键因素.采用以EDTA为主要络合剂的溶胶-凝胶法合成电解质材料La1.94Sr0.06Mo2O9-δ粉体,利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)分别观察样品的微观结构和表面形貌,用热膨胀仪分析样品的热学性质,通过电导率的测量分析样品电学性质,并和传统固相法制得的同掺杂量的样品进行比较,结果表明溶胶-凝胶法制得的样品在600℃烧结8 h便可形成高电导率的高温立方相,成相温度有所降低,并且可以稳定到室温;同时晶粒尺寸明显减小,平均晶粒尺寸在500 nm左右,低温电导率有了很大的提高,550℃时σ=0.006 S/cm,中温800℃时σ=0.12 S/cm.既有效地抑制La2Mo2O9的结构相变,又提高该氧离子导体的中低温离子电导率,可以降低电池的操作温度.     

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.