Sm2O3、ZnO共掺杂Ba0.2Sr0.8TiO3陶瓷的制备及性能研究

采用固相反应法制备了ZnO、Sm2O3共掺杂Ba0.2Sn.8TiO3陶瓷样品,利用X射线衍射方法及介电谱测量方法对样品的结构和介电性能进行了测量分析,结果表明:(1)Zn2+与Sm3+进入Ba0.2Sr08TiO3晶格内,与之形成ABO3钙钛矿型固溶体;(2)介电常数弥散的P过程和弛豫的D过程随着Sm2O3含量的增大均被压低展宽,D的弛豫过程逐渐明显,在Sr2O3为0.06mol时为Debye型弛豫过程;(3) Sm2O3的掺入可降低B a0.2Sr0.8TiO3+ZnO陶瓷介电常数,增大损耗,Sm2O3为0.05mol时是样品的一个过渡组分.     

M0.05Ca0.95MnO3的制备及其热电性能

采用溶胶-凝胶法，以硝酸盐为原料，在常压空气气氛中于1 000℃烧结8 h制备出CaMnO3和M0.05Ca0.95MnO3(M=Sr2+，Sm3+)块体材料。利用X线衍射、扫描电子显微镜等研究材料的物相和微观形貌，考察Sr2+和Sm3+M+掺杂对CaMnO3的高温热电性能参数Seebeck系数、电阻率和功率因子的影响。研究结果表明：制备的样品具有单一的物相，结构致密；金属离子Sr2+和Sm3+掺杂可以有效地改善其热电性能；当Sm3+的掺杂量为0.05时可获得最佳的热电性能，600℃时功率因子为23×10-5W·m-1·K-2。     

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.     

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.     

掺纳米Sm2O3的ZrO2(3Y)固体电解质的密度、晶相和电性能

在纳米ZrO2(3Y)粉中,加入不同摩尔分数(0.0-10%)的纳米Sm2O3粉进行复合掺杂.1300℃烧结样品的致密度在88%以上,Sm2O3掺入量2.0%时有最大致密度,为98.1%.Sm2O3的掺入使样品晶相从四方相向立方相转变,掺入量为5.0%以上时成为立方相.掺1.0%Sm2O3样品电导率稍有下降,掺入量为2.0%时电导率增大,5.0%时达到最大,1000℃电导率为5.2×10 S2cm-1,高于相同条件下8%摩尔氧化钇全稳定立方相氧化锆ZrO2(8Y).     

热处理对MgO掺杂阿利特晶型与水化性能的影响

实验研究热处理过程对MgO掺杂阿利特的晶型与水化性能的影响,采用X线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征样品晶体结构变化,并测试其水化活性.结果表明:当MgO掺量为0.5％、1.0％和2.0％时,室温下样品稳定的晶型分别为T2、T3和M3型.MgO掺量为0.5％与1.0％的阿利特,热处理对样品晶型几乎没有影响,仍为T2和T3型,而热处理使样品水化活性降低,48 h累积水化放热量下降.MgO掺量为2.0％时,当样品在1100℃下热处理3h或1200℃下热处理1、3h后,晶型均发生明显转变,由单斜型转变为三斜型.由于晶型转变,阿利特产生大量的缺陷和应力,水化活性显著提高.另外,阿利特晶型的转变是一个动力学过程,与温度和时间紧密相关.     

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.     

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。     

中温固体氧化物燃料电池PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ-Ce0.9Gd0.1O1.95复合阴极的性能研究

采用固相法制备PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ(PBSC)中温固体氧化物燃料电池阴极材料.研究结果表明:PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ为正交钙钛矿结构.交流阻抗谱的测试结果表明,PBSC-40%GDC电极在800℃时的极化电阻为0.039Ω.cm2.以电解质为支撑体的单电池在800℃时的功率密度达到645 mW.cm-2.     

纳米Al_2O_3复合铝酸盐水泥基储热材料的性能

研究不同掺量的纳米Al2O3(平均粒径为80 nm)和不同热处理温度(105、350和900℃)对铝酸盐水泥基复合储热材料的热学性能(体积热容、热导率和热膨胀系数)和力学性能(抗压强度)的影响。采用X线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)分别表征水化浆体内产物的物相和形貌变化。结果表明:当纳米Al2O3的质量分数为5%时,纳米Al2O3复合浆体的热容、热导率和抗压强度相对较高;随着温度的升高,纳米Al2O3复合浆体的热容、热导率和抗压强度都有一定程度的下降;在350和900℃热处理后,纳米Al2O3复合浆体的热容、热导率和抗压强度高于纯浆体。     

掺锰改性(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)(Ba_(0.5)Sr_(0.5))_(0.06)TiO_3压电陶瓷的性能和微结构

采用传统陶瓷生产工艺制备了新型(Bi0.5Na0.5)0.94(Ba0.5Sr0.5)0.06Ti O3 x(wt%)MnO2体系无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的晶相结构、表面形貌、压电和介电性能.结果表明,该体系具有单一的钙钛矿结构;具有良好的压电性能,其压电常数d33为101pC/N,机电耦合系数kp为0.21,机械品质因素Qm为192,且具有较低的介质损耗(tanδ=0.0217).在1200℃,2h的烧结条件下,能够获得致密的陶瓷体;MnO2的添加量对晶粒生长具有一定的限制作用,随着Mn元素的含量增加,晶粒尺寸变大;与不添加Mn元素的陶瓷样品相比,添加少量Mn元素可以使晶粒尺寸变小,且更均匀.     

钴含量对锂离子电池正极材料LiNi0.5-xCo2xMn0.5-XO2的性能影响

采用共沉淀-喷雾法合成出层状LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2(x=0,0.075,0.15)正极材料,研究了不同掺钴量对材料的结构和电化学性能的影响,并用XRD、SEM及电性能测试考察了所得材料的结构、形貌与电化学性能;XRD分析表明,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2具有α-NaFeO2层状结构,Co3+的掺入可促进层状结构的生成,有效减少阳离子混排。电性能测试结果显示,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2随着掺钴量的增大,放电容量提高,循环性能变好;样品LiNi0.35Co0.3Mn0.35O2表现出最好的电化学性能,其首次放电效率充放电效率达90%,首次放电容量为172.8 mAh/g,40次循环容量无明显衰减。     

甘氨酸-硝酸盐法合成La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ阳极材料及性能研究

用甘氨酸-硝酸盐法合成了La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM7355)阳极材料。LSCM7355前驱体在1200℃下烧结5h后得到了单一钙钛矿型材料,材料中各元素摩尔比例与设计值吻合较好。1000℃和1200℃烧结5h后,LSCM7355粉体分别为纳米和微米结构。在250～850℃范围内,空气气氛下,LSCM7355的电导率符合小极化子绝热导电机理,其在850℃时为25S/cm。LSCM7355材料在还原气氛下电导率比氧化气氛下低。     

溶胶-凝胶法制备钛酸锶钡薄膜的光电子能谱研究

采用改进的溶胶-凝胶法配制了(Bax,Sr1-x)Ti O3(BST)溶胶.利用旋转涂覆工艺在Si O2/Si衬底上甩胶,在不同的热处理条件下制备出不同Ba/Sr比的BST薄膜.SEM测试结果表明BST薄膜断面平整致密,均匀,无裂纹;化学组态和结合能分析表明BST薄膜的价态为钙钛矿结构的价态.     

SrFeO3-δ纳/微米纤维的制备及其磁性

利用静电纺丝法与溶胶 凝胶技术, 制备PVP/Sr(OOCCH₃)₂·0.5H₂OC₁₅H₂₁FeO₆复合纳米纤维, 热处理后得到了SrFeO_3-δ纳/微米纤维, 并采用X射线衍射（XRD）、 扫描电镜（SEM）、 透射电镜（TEM）和超导量子干涉仪磁强计（SQUID）研究纤维样品的晶体结构、 微观形貌及其磁性. 实验结果表明： PVP/Sr(OOCCH₃)₂·0.5H₂OC₁₅H₂₁FeO₆复合纤维表面光滑, 长直连续, 平均直径约为500 nm; 在空气气氛下, 经800 ℃焙烧2 h后得到的SrFeO_3-δ纳/微米纤维均为较纯的立方钙钛矿型结构, 平均晶粒尺寸约为32 nm, 纤维直径为260~480 nm, 平均直径约为400 nm, 具有较大长径比; 当温度为175 ℃时, SrFeO_3-δ纤维样品的磁化率有极大值, 磁性纳米效应的影响及SrFeO_3-δ中螺旋反铁磁有序性、 顺磁性和铁磁性的共同作用使得纤维样品与块体样品的磁学性能不同, 其Neel温度与Curie温度均升高.     

Sr/Pr取代对BST微波介质陶瓷结构和介电性能的影响

在Ba6-3xSm8 2xTi18O54系(x=2/3)微波介质陶瓷中,进行Pr/Sr协同置换Ba4Sm28/3Ti18O54陶瓷中的Sm/Ba,获得了具有钨青铜结构的固溶体结构.固定Pr的量时,随着Sr取代量的增加,介电常数增大,介电损耗先降低后增加,频率温度系数由负变正.在(Ba1-ySry)6-3x(Sm1-zPrz)8 2Ti18O54中,当y=0.1,z=0.2时,具有良好的介电性能εr=74.49,tanδ=0.0008,τf=-1.7ppm/℃.     

热处理温度对La0.75Sr0.25Mn0.95Δ0.05O3中B位空位含量的影响

为了解决在空气条件下热处理温度和次数对含有B位空位锰氧化物La0.75Sr0.25Mn0.95Δ0.05O3中氧含量影响的物理问题,采用改进的溶胶凝胶法,成功制备了名义成分为La0.75Sr0.25Mn0.95Δ0.05O3的钙钛矿锰氧化物材料,先后对样品在973,107 3,127 3,147 3K进行了4次热处理,对其结构和磁性进行了研究.结果表明,经973K热处理后样品晶粒表面明显缺氧,导致其中存有碳元素;经过后3次热处理,样品的氧含量逐渐增加,从正分到过剩.结合晶体缺陷热平衡理论,氧含量过剩时,实际上形成了B位含有空位的AB1-Δ-zO3型钙钛矿结构.     

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.     

纳米TiO_(2-x)N_x光催化薄膜的制备及其性能表征

采用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶,负载于玻璃微珠表面,并采用NH3气氛焙烧法制得掺氮纳米TiO2薄膜.运用X射线粉末衍射仪、扫描电镜和紫外-可见漫反射吸收光谱等技术,考察不同焙烧温度和负载次数对掺氮的TiO2样品性能的影响.研究结果表明,350,400,450℃热处理的样品的晶相为锐钛矿相,而在500℃时开始出现金红石相,且随温度的进一步升高,金红石相的含量逐渐增多;掺氮的TiO2样品具有可见光吸收性能,450℃热处理的样品达到最佳,其吸收边红移至约720 nm.另外,薄膜的厚度对样品的光催化性能影响显著,负载3次后,样品对罗丹明B的光催化活性最高.