La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ的甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备和表征

分别采用固相反应法、甘氨酸一硝酸盐燃烧法合成了具有钙钛矿结构的中温固体电解质La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）。用XRD、直流四电极和扫描电镜分析了电解质的晶体结构、电化学性能和显微结构。扫描电镜分析表明：用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备LSGM成相温度低,1400℃烧结2h即可获得单相的LSGM。SEM表明烧结体具有良好的微观结构。用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备的LSGM在850℃时的电导率为0.1 S·cm-1,高于固相反应法制备的样品的电导率。与固相反应法制备LSGM相比,用甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成LSGM有利于降低烧结温度,提高纯度,改善电解质的性能。     

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。     

聚丙烯酰胺溶胶凝胶法制备LaxSr1-xMO3纳米粉体

用一种新方法-聚丙烯酰胺溶胶凝胶法合成了广泛应用于中温固体氧化物燃料电池关键材料的钙钛矿型纳米粉体:La0.8Sr0.2MnO3(LSM)、La0.8Sr0.2CrO3(LSC)和La0.9Sr0.1Ga0.8Mg 0.2O3(LSGM).用TG-DSC和X射线衍射仪分析了钙钛矿相的形成过程,以TEM 观察了不同纳米粉体的颗粒尺寸及其形貌特征.研究结果表明聚丙烯酰胺溶胶凝胶法为省时、效率高的一种钙钛矿型复合氧化物纳米粉体制备过程,用该方法合成钙钛矿纳米粉体成相温度低,有利于提高纯度,有效降低团聚现象.     

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。     

Ce0.8Sm0.2O1.9-La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85复合材料的制备与导电性

为研究复合材料氧离子导电体的导电特性,采用化学共沉淀法制备Ce0.8Sm0.2O1.9-La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85纳米复合粉体,并获得复合陶瓷材料.通过X线衍射仪和扫描电子显微镜对复合材料的物相组成与微观结构进行分析,利用交流阻抗测试研究材料的离子导电性.研究结果表明:煅烧复合粉体的平均晶粒尺寸为15 nm;复合材料的导电性均明显高于复合组元的单相材料的导电性;La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85中La2O3过量3％(质量分数)的复合材料体现最好的导电性,在700℃时的导电率为0.106 S/cm.通过交流阻抗谱分析晶粒、晶界特性,探讨复合电解质材料的导电机理.     

聚丙烯酰胺溶胶凝胶法合成La0.9Sr0．1Ga0．8Mg0．2O3-δ中温固体电解质及其性能

采用聚丙烯酰胺溶胶凝胶法制备了具有钙钛矿结构的中温固体电解质La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-?(LSGM)粉体材料.TG-DSC分析表明,凝胶在250℃附近发生强烈的氧化反应.XRD测试表明,凝胶在1400℃烧结6h,可以完全转变为稳定的钙钛矿相,经1000℃烧结所得粉体的颗粒尺寸平均为200-300 nm.1 450 ℃时烧结体的相对密度达到98%,平均粒径为3～10ìm.该样品在800℃时的电导率为7.5×10-2S/cm,活化能为37.4 kJ/m01.研究结果表明用聚丙烯酰胺溶胶凝胶法合成LSGM粉体有利于提高纯度,改善导电性能.     

(La_xSr_(1-x))(Ga_yMg_(1-y))O_3固体电解质的制备及性能研究

采用固相法制备了锶,镁掺杂的镓酸镧(LSGM)固体电解质材料,并对其结晶结构、表面形貌和室温下的电导率进行了研究.XRD分析表明,LSGM样品具有正交钙钛矿结构.利用SEM,分析了烧结保温时间对LSGM样品表面形貌的影响.通过交流阻抗仪测试了室温下LSGM各个组分的电导率,发现在实验中所制备的组分范围内,LSGM体系具有以下特点固定Sr的掺杂量,电导率随Mg的增加而降低;固定Mg的掺杂量,电导率随Sr的增加而增加.     

La0.9Sr0.1Ga0.9Mg0.1O3-α-NaCl复合电解质的合成及其质子导电性研究

采用固相法合成了La0 9Sr0.1Ga0.9Mg0.1O3-α-NaCl(1%wt)复合电解质陶瓷样品.用XRD,交流阻抗谱、氢浓差电池及氢泵(电化学氢分子透过)等方法对样品进行了结构和电性能表征.粉末XRD结果表明NaCl的加入能有效地抑制杂相的生成,该样品已形成了单一的钙钛矿型LaGaO3结构.氢浓差电池电动势的实测值与理论值吻合得很好,离子迁移数为1,表明该陶瓷样品在氢气气氛中为一纯离子导体;氢的电化学透过速率的实测值与理论值吻合得较好,进一步证实了该样品在氢气气氛中几乎为一个纯质子导体.质子电导率在1 000℃时达到0.082s·cm-1.     

织构化Mg掺杂磷灰石型硅酸镧电解质制备、结构及O~(2-)导电性能

以La2O3和SiO2为原料,首先利用固相法合成La2Si2O7和La2SiO5粉体,然后采用共压法成型得到La2Si2O7(含MgO、La2O3)/La2SiO5/La2Si2O7(含MgO、La2O3)三明治结构,进而在高温下通过互扩散反应制备织构化Mg掺杂硅酸镧电解质(La9.33Si5.8Mg0.2O25.8)。以X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散X线谱(EDS)、交流阻抗等测试与表征手段研究合成粉体物相和Mg掺杂硅酸镧电解质的微结构及其O2-导电性能。结果表明:通过高温互扩散和固相反应过程,可制得单相织构化Mg掺杂硅酸镧电解质,其晶粒c轴沿样品厚度方向织构化程度达70%。同时,XRD、拉曼光谱和EDS能谱分析表明:掺杂Mg主要占据结构中Si位;织构化的Mg掺杂硅酸镧电解质在750℃下电导率达3.81×10-3S/cm、活化能为0.71 eV。     

基于陶瓷电极的质子交换膜在低温常压合成氨中的应用

以多孔性Ni—La0.9Ba0.1Ga0.8Mg0.2O（3-α）为阳极,多孔性Sm0.2Ce0.8O2为阴极,基于质子离子液体（PIL）的质子交换膜为电解质,组装成单电池。用交流阻抗法测定质子交换膜在氢气气氛中30-110℃的电导率,最高电导率出现在90℃,为1.4×10^3 S cm^1。用该单电池进行常压合成氨,最佳条件下（温度为90℃,电流为1.4 mA）的氨产率为3.5×10^-9mol s^-1cm^-2。     

用流延法制备LSGM电解质膜的研究

稀土钙钛矿型氧化物LaGaO3是固体氧化物燃料电池(SOFC)研制中具有应用前景的固体电解质材料,用固相反应法制备La0.85Sr0.15Ga0.85Mg0.15O2.85粉末,其水溶液pH值出现先升后降的规律,由于粉末在水溶液中很稳定,因而可采用水基浆料制备电解质膜。在La0.85Sr0.15Ga0.85Mg0.15O2.85粉末中加入适量分散剂、粘结剂、塑化剂、去泡剂和溶剂,用流延法制备LSGM厚膜,其厚膜完整、无宏观缺陷及可以卷曲,经过1500℃、10～24h烧结后可得到致密的LSGM厚膜。     

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。     

B位掺杂对固体氧化物燃料电池连接材料La0．85Sr0．15CrO3性能的影响

研究La0.85Sr0.15CrO3 B位(Cr位)掺杂不同的金属离子(Ni、Cu、Co、Ti、Ni Co) 的烧结性能、热膨胀和电子电导率.实验发现:离子掺杂可以降低La0.85Sr0.15CrO3的烧结温度;掺杂Ni对提高系统烧结性能最有效,La0.85Sr0.15Cr0.95Ni0.05O3的相对密度可达到94%;掺杂Co或者Cu能提高La0.85Sr0.15CrO3的热膨胀系数,而Ni和Ti 掺杂则有相反作用.所有试样在300 ～ 1 000 ℃具有线性热膨胀性,La0.85Sr0.15Cr0.95Ni0.02Co0.02O3在1 000 ℃空气气氛中的热膨胀系数为10.6×10-6/℃,和摩尔分数为8%的Y2O3稳定的ZrO2 (8YSZ) 电解质的热膨胀系数相匹配.与B位一元掺杂的La0.85Sr0.15CrO3试样相比,La0.85Sr0.15Cr0.95Ni0.02Co0.02O3 在675 ～ 850 ℃温度范围内显示出更高的电子电导率.     

钙钛矿型La0.1Sr0.9Co0.9Fe0.1O3-δ膜的非化学计量及氧渗透模型

钙钛矿型透氧膜的非化学计量平衡关系与氧分压和温度有关,并对其应用起决定作用.文中以金属硝酸盐为前驱体,采用EDTA-柠檬酸联合络合法制备了钙钛矿型氧化物La0.1Sr0.9Co0.9Fe0.1O3-δ,并利用TG/DSC、XRD、SEM等方法对La0.1Sr0.9Co0.9Fe0.1O3-δ粉体的晶体结构和表面形态进行了表征.温度在923~1 223K、压力在0.101~1.01×105Pa之间变化时,采用热重分析法测得La0.1Sr0.9Co0.9Fe0.1O3-δ的非化学计量值在0.33~0.51之间.文中还利用简化的半经验公式对非化学计量值δ进行了计算,发现半经验公式能很好地与实验数据相拟合,由此得到了一个氧渗透通量的计算模型.实验结果表明,所提出的模型能够较好地预测La0.1Sr0.9Co0.9Fe0.1O3-δ膜的氧渗透通量.     

锂离子电池正极材料LiCu0．05Mn1．95O3.9V0．1的结构与电化学特性

以溶胶-凝胶法合成了阴阳离子复合掺杂尖晶石型锰酸锂正极材料LiCu0.05M0．95O3.9F0.1 ,XRD表征合成产物具有良好的尖晶石结构；SEM测试表明所合成产物的颗粒达到了亚微米级，且分布均匀，形貌较好。以该物质作为锂离子电池的正极材料组装成扣式电池，经充放电循环测试可知：LiCu0.05Mn1.95O3.9F0.1材料比LiMn2O4正极材料能够更好地抑制电池的可逆容量在充放电过程中的衰减，循环性能有了很大改善，表现出很好的电化学可逆特性。     

Αl掺杂对氧离子导体La2Mo2O9的氧离子扩散和导电性能影响

主要研究了Al掺杂效应对氧离子导体La2Mo2-yAlyO9-δ(y = 0.1, 0.2, 0.3)的影响,从XRD、DSC和介电测量中发现,Al3+在La2Mo2O9中的固溶度只有10 mol%, 且不能抑制纯La2Mo2O9的α/β相转变;在La2Mo2-yAlyO9-δ(y = 0, 0.1, 0.2)的介电损耗-频率谱中发现一Pd峰,其机制对应着氧离子的短程扩散,Al掺杂后La2Mo2O9样品的激活能比纯La2Mo2O9的要低,同时对应的电导率比纯La2Mo2O9高.     

氧离子导体La2Mo2-yGayO9-δ的结构和导电性能研究

采用固相反应法合成了氧离子导体La2Mo2-yGayO9-δ(y = 0,0.1,0.2,0.3),通过XRD、DSC和交流阻抗谱等手段对氧离子导体进行了结构和导电性能分析.结果表明,Ga3+在La2Mo2O9中的最大固溶度(摩尔百分数)小于15%,且不能抑制纯La2Mo2O9的α/β相转变,同时 La2Mo2-yGayO9-δ(y = 0.1,0.2)的电导率比纯La2Mo2O9有所提高.     

Al掺杂对氧离子导体La2Mo2O9的氧离子扩散和导电性能影响

本文主要研究了Al掺杂效应对氧离子导体La2Mo2–yAlyO9-δ(y = 0.1, 0.2, 0.3)的影响,从XRD、DSC和介电测量中发现,Al3+在La2Mo2O9中的固溶度只有10mol%, 且不能抑制纯 La2Mo2O9的α/β相转变;在La2Mo2–yAlyO9-δ(y = 0, 0.1, 0.2)的介电损耗-频率谱中发现一Pd峰,其机制对应着氧离子的短程扩散,Al掺杂后La2Mo2O9样品的激活能比纯La2Mo2O9的要低,同时对应的电导率比纯La2Mo2O9高。     

Mn掺杂La0．1Sr0．9TiO3中温热敏电阻研究

为了探索钙钛矿结构复合金属氧化物中温热敏电阻材料,对La0.1Sr0.9TiO3掺杂Mn元素.研究发现,采用Mn部分替代La0.1Sr0.9TiO3的Ti导致电阻率和热常数B显著变小.对于Mn掺杂量为0 1的样品,其在300 ℃时的电阻率为3 0×102 Ω·m,热常数B为5 900 K;而未掺杂的样品电阻率高达9 8×104 Ω·m,B为13 000 K.掺Mn还显著抑制了材料电阻随时间的漂移.这可能缘于掺Mn后形成了Mn3+-O-Ti4+键,电子的传导机理发生了变化.Mn掺杂的La0.1Sr0.9TiO3有希望作为中温热敏电阻应用.     

La2Mo2O9的离子掺杂行为研究

以柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法合成了La2Mo2O9以及La2Mo2-xMxO9(M=Fe、Mn、Ti、Co、Ni、W)掺杂的样品.应用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)等方法考察了离子掺杂的成相情况以及离子搀杂对La2Mo2O9结构的稳定化作用;运用双探针法测试了样品的电导率随温度的变化情况.研究结果表明Fe、Mn、Ti、Co、Ni等离子对Mo6 的取代掺杂量较少.纯La2Mo2O9在580℃左右存在相变,但Fe、Ti掺杂样品没有出现相变过程的吸热峰.W6 离子可取代部分Mo6 而进入La2Mo2O9晶格,但对抑制其相变没有作用.