MoO_3掺杂Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)陶瓷的光学性能

采用流延成型和固相反应法制备Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Mo_xO_(3-δ)(0≤x≤0.5)陶瓷。研究不同Mo掺入量对Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)的结构和光学性能的影响。结果表明:当x≥0.1时,样品主相为钙钛矿结构,但相继出现新相SrCo_(0.5)Mo_(0.5)O_3和SrMoO_4;随着Mo~(6+)的引入和掺杂量的增加,样品的吸收率和发射率均增加,选择吸收比下降;掺入Mo~(6+)样品的室温和高温电导率值均下降,主要是因为掺入离子减少了Co~(3+)-O-Co~(4+)反应单元和阻碍了双交换反应的进行,生成的低导电杂相又破坏了原连续的导电通路。电导率值的变化直接影响样品的发射率值,电导率降低对应发射率升高。     

喷涂条件与热处理对La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)涂层含氧量的影响

采用火焰喷涂与等离子喷涂方法制备了La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)层,并在1000℃热处理3 h,用碘滴定法测定了涂层热处理前、后的含氧量,研究了喷涂方法、制备条件及热处理对该阴极涂层含氧量的影响.结果表明:受喷涂过程中高温加热过程的影响,原始涂层存在大量的氧空位,含氧量较低;等离子喷涂层的氧损失量显著高于火焰喷涂层.经热处理后,缺失的氧得到一定程度的回复,涂层含氧量增加.较高的氧空位浓度使喷涂态La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)层发生晶格畸变,从而使其发生从钙钛矿结构的立方晶向四方晶的转变,而热处理引起的氧回复则可使结构回复至立方晶.     

Pr_(0.6)Sr_(0.4)CoO_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)复合阴极材料的性能

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)制备Pr_(0.6)Sr_(0.4)CoO_(3-δ)-xCe_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(PSC-xSDC,10%≤x≤40%)复合阴极材料,研究PSC-xSDC的电性能、电化学性能、热膨胀性能。结果表明:PSC、SDC之间的化学相容性良好。PSC-xSDC复合阴极材料的电导率在600～800℃中温范围内均远高于100 S/cm,PSC-xSDC中SDC最佳复合量为30%,1 000℃煅烧的PSC-30%SDC复合阴极材料与电解质接触良好,在750℃测得的界面极化电阻为0.054Ω·cm~2。PSC与SDC复合适当降低了阴极材料的热膨胀系数,PSC-30%SDC的热膨胀系数为16.77×10~(-6 ) K~(-1)。     

Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)阴极材料制备与性能表征

凝胶浇注法制备了阴极材料Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ),并对Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)材料的性能进行分析。制备的Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)为钙钛矿相,其颗粒粒度小,并且尺寸均匀。将粉末在1000℃下烧结,所得烧结体的孔隙率为29.86%。在500~800℃温度范围内测试,测试温度升高,电导率降低,在500℃时电导率最大为38.2 S/cm。阴极Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)与电解质Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)做成阴极对称单电池,在800℃时测得欧姆阻抗和界面阻抗分别为1.92Ω·cm~(-2)和0.17Ω·cm~(-2),阴极BSCF与电解质SDC的化学相容性好。     

作为氧电极材料的Nd_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3的研究

研究了予阳极极化对Nd_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3及Nd_(0.8) Sr_(0.2)CoO_3——活性碳混合催化剂上,氧的阴极极化曲线的影响。实验结果初步表明,在Nd_(0.8) Sr_(0.2)CoO_3上,可能是氧离子反应机理。而在混合催化剂上,则可能氧离子反应与“协作反应”同时进行,以后者为主。     

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.     

第一性原理研究Zr掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3电子结构及介电性能

采用基于密度泛函理论广义梯度近似方法,首先对BaTiO_3与(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3进行几何优化,计算出相应晶体结构并与实验值对照,确定方法的可行性,运用该方法研究Zr掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶格参数、电子结构及光学性质,进一步对比分析掺杂前后介电函数的变化情况。计算结果表明:所选取的方法计算结果与实验值符合较好,计算得到Zr掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体为四方相结构,与纯的BaTiO_3相比,对称性降低,介电函数峰值降低。     

共沉淀-固相法合成LiNi0.5Mn0.5O2正极材料

以共沉淀法制备出超细镍锰复合氧化物,然后与锂盐混合,在900 ℃烧结12 h得到层状LiNi0.5Mn0.5O2正极材料. XRD结果表明,镍锰复合氧化物前驱体为层状NiMnO3结构;LiNi0.5Mn0.5O2样品结晶完整为层状α-NaFeO2结构. 电化学测试结果表明:在 2.5～4.5 V 范围内,0.2 C和1 C倍率下,材料首次放电容量分别为172.7和149 mAh/g,并具有良好的循环性能.     

Hf掺杂(Ba0.5Sr0.5)TiO3电子结构及光学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似方法,首先对(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体进行几何优化,计算出相应晶体结构并与实验值对照,确定方法的可行性,运用相同的方法进一步研究Hf掺(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_(3 )晶格参数、电子结构及光学性质,重点对比分析了掺杂前后介电函数的变化情况.计算结果表明:所选取的方法计算结果与实验值符合较好,计算得到Hf掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体为四方相结构,与(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3相比对称性降低,介电常数呈下降趋势,介电峰呈展宽趋势.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2的制备及电化学性能研究

目的制备离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2微米球,并研究其电化学性能与掺杂Zr4+量的关系。方法以NiSO4·6H2O,MnSO4·H2O和Na2CO3等为原材料通过共沉淀的方法制备前驱物(Ni0.5Mn0.5)CO3,然后前驱物与ZrO2,Li2CO3混合均匀,在500℃下煅烧3h,900℃下煅烧16h得到正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2。结果 X射线衍射分析证明得到的产物为纯相,扫描电子显微镜图像显示得到的产物具有3~5μm左右的微米球形结构,并对锂离子电池的电化学性能进行了研究。结论 LiNi0.5Mn0.5O2掺杂了Zr4+后能有效降低锂/镍混排度,而且可提高具有微米球结构的LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2系列锂离子电池正极材料的电化学性能。     

基于多孔普鲁士蓝/金复合材料的酶电化学传感器的研究

以氢气泡为模板,利用电化学沉积等手段制备微/纳米多孔普鲁士蓝/金复合材料。通过化学修饰将葡萄糖氧化酶固定于复合材料表面,构建具有高灵敏度的电化学葡萄糖传感器,并采用计时电流法研究该传感器对葡萄糖的电化学催化活性。结果表明,该电化学传感器对葡萄糖的响应速度为7 s,检测线性范围为0.05~3.75 mmol/L。此外,该酶传感器还具有良好的重现性和稳定性。     

微波法合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4尖晶石

分别利用溶胶-凝胶、有机共沉淀、水热过程3种方法制备前驱体,通过辅助微波加热制备了高电压正极材料镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4)尖晶石;利用X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗谱(EIS)和充放电测试,对所制备材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征与测试。结果表明:不同制备方法所得前驱体经微波加热处理后均得到了立方结构的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4尖晶石,晶体结构处于Ni/Mn分布有序与无序之间;溶胶-凝胶辅助微波法制备的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4尖晶石结晶度较高,形貌规整,具有较好电化学性能,当放电流为0.2 C时,首次放电比容量为123.3 m A·h/g;在1 C下循环50圈后,容量保持率为94.5%。     

Sm_(0.5)Ca_(0.5)Mn_(1-x)Al_xO_3的制备及低温磁性质研究

通过高温固相法制备了单相多晶样品,对样品的磁性质进行测量与分析.XRD结构分析表明,该样品为单相正交结构,空间群为Pnma.磁性的测量表明,低温下样品为相分离态.ZFC和FC出现分叉,表现出典型的相分离特征,在ZFC曲线6K处出现一个小峰.红外吸收光谱分析表明了Al掺杂引起MnO_6八面体的畸变.Sm_(0.5)Ca_(0.5)Mn_(0.90)Al_(0.10)O_3交流磁化率曲线实部峰没有随频率的变化发生很明显的温度偏移,而其虚部峰随频率的增加而下降.     

两种方法制备的Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)的性能比较

分别采用水热合成法和甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备了Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)(SDC)粉体。通过X-射线衍射光谱和扫描电镜图(SEM)对比分析了两种SDC粉体的物相组成和表面形貌,最后以其作为电解质缓冲层,分别制备了结构为NiO-YSZ/YSZ/SDC/BSCF-SDC阳极支撑的固体氧化物燃料电池,并对电池性能进行了测试。结果表明,两种方法合成的SDC粉体均形成了清晰的立方萤石结构,且水热合成法制备的SDC粉体晶粒尺寸更小,分散性更好,以此制备的单电池具有更优越的电池性能。     

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3纳米管阵列的制备及其电学性能研究

以乙醇铌、乙酸钾和乙酸钠为原料,乙二醇甲醚为溶剂,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)氧化铝(AAO)模板法制备K0.5Na0.5NbO3(KNN)纳米管阵列,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征KNN纳米管的物相、形貌和微观结构.研究表明,在700℃退火处理可获得结晶性较好,具有单斜钙钛矿结构的KNN多晶纳米管阵列.单根纳米管的外径约为200 nm,管壁厚约为20 nm.采用压电力显微镜(PFM)对单根KNN纳米管的压电性能进行表征,结果显示所制备的KNN纳米管具有明显的压电性能.     

LiFePO_4锂电池正极材料的Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3包覆改性

研究了以快离子导体Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3(LLTO)包覆的LiFePO_4正极材料的锂离子电池的电化学性能。采用溶剂热法制备锂电池正极材料LiFePO_4,再采用溶胶凝胶法制备的LLTO粉体对LiFePO_4进行包覆,包覆量为LiFePO_4质量分数的1%~4%.通过进行充放电测试、交流阻抗测试及循环伏安测试,研究了不同包覆量对电池的充放电比容量、循环性能及可逆性的影响。发现当LLTO含量为3 wt%,2 C、5 C时,充放电时相对于没有包覆LLTO的电池正极材料的比容量分别提高29.7%、31.6%,30次循环之后,容量损失率减小4.13%,循环伏安曲线上氧化还原峰之间的电位差仅为0.117 V,以3 wt%的LLTO包覆改性LiFePO_4显著提高了电池的电化学性能。     

海藻酸辅助合成5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4

首次利用海藻酸为模板剂,辅助合成了Fd3m空间群结构的锂电正极材料Li Ni0.5Mn1.5O4,同时分析了其结构、形貌及电化学性能等.与普通共沉淀法相比,海藻酸辅助制备的样品表现出了良好的形貌特征和电化学性能.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观察的结果表明:制备的材料结晶度较高,颗粒晶型完整并达到微-纳级别.充放电测试结果表明:0.2C第一次放电表现出127.8 m Ah/g的比容量,且50次循环保持率在99%以上.同时,循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试结果可很好的解释其容量较高的原因.     

Cu_(5%)/Ce_(0.5+x)Zr_(0.5-x)Bi_yO_(2+λ)催化剂的制备及其性能研究

以Ce-Zr-Bi-O复合氧化物作为载体,研制Cu5%/Ce0.5+xZr0.5-xBiyO2+λ催化剂,考察铈、锆和铋含量及载体制备方法对催化剂性能的影响.实验结果表明,当载体采用共沉淀法制备,Ce、Zr和Bi的摩尔比为0.65︰0.35︰0.06,Cu负载量为5%时,所制得的Cu5%/Ce0.65Zr0.35Bi0.06O2+λ具有更好的催化活性,能使CO在200℃时达到完全转化,NO在350℃时达到完全转化.XRD和SEM的测试结果表明:Bi的加入能够形成稳定的立方相Ce-Zr-Bi固溶体,晶粒达到纳米级,同时不出现CuO在催化剂表面聚集的现象,因此Cu5%/Ce0.65Zr0.35Bi0.06O2+λ催化活性更高.     

稀土掺杂Nd_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3多晶样品的磁性研究

利用X射线衍射仪(XRD)和超导量子磁强计(SQUID),研究了Nd_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3多晶样品的结构和磁性.结果表明,样品为单一正交畸变钙钛矿结构,空间群为Pbnm,具有很好的单相性.在整个温度区,样品出现了一个磁转变温度点(T_C=275K),当温度高于T_C时,样品处于顺磁态,而在低温区,样品呈现软铁磁性.     

梯度复合阴极LaBaCo_2O_(5+δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)的制备及电化学性能

采用机械混合法制备中温固体氧化物燃料电池梯度复合阴极材料LaBaCo2O5+δ-Ce0.8Sm0.2O1.9(LBCO-SDC)。通过X线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)分析、热膨胀法、交流阻抗谱法和循环伏安法分别对晶体结构、界面微观结构、热膨胀性及电化学性能进行表征。结果表明:LBCO阴极与SDC电解质之间具有良好的化学相容性;电解质SDC的添加有效地降低了阴极材料LBCO的热膨胀系数;双层梯度复合阴极比单层阴极表现出更小的比表面电阻以及极化过电位,显示出更好的电化学性能;在700℃时,双层梯度复合阴极的比表面电阻与LBCO阴极相比下降了约13.2%,极化过电位(电流密度为0.20 A/cm2)从51.0 mV下降到46.4 mV。