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.     

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。     

放电等离子烧结制备Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ)结构与电性能

采用溶胶凝胶方法制备Sm掺杂CeO2粉体材料,用放电等离子烧结(SPS)方法和常规烧结方法(CS)进行压片烧制,比较两种烧结方法对材料结构与性能的影响.通过X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等手段对氧化物进行结构表征,交流阻抗谱测试电性能.结果表明,两种烧结方法所得样品均呈现单一的立方莹石结构;SPS烧结样品的晶粒尺寸和密度大于CS烧结样品,SPS烧结样品的晶粒电导率、晶界电导率及总电导率均高于CS烧结样品;550℃时SPS和CS烧结样品的总电导率分别为2.27 s/m和1.87 s/m.放电等离子烧结法是在较低温度下实现快速烧结,制备致密化固体电解质材料的一种有效方法.     

Co掺杂量对(CeO2)0.92(Y2O3)0.06(Sm2O3)0.02电解质材料性能的影响

采用固相反应法合成CeO2基电解质材料(1-x)(CeO2)0.92(Y2O3)0.06(Sm2O3)0.02+xCoO1.5(x=0、0.5％、1％和2％),并在不同温度下烧成.结果表明,添加Co的试样经1 500℃烧成之后合成了单一的立方萤石结构相,Co可以有效促进试样的烧结,降低烧结温度约100℃;其中Co的添加量为0.5％时,试样表现出最高的离子电导率和最低的活化能.同时发现Co的添加对试样的热膨胀系数影响不大.     

掺杂量及烧结温度对W掺杂Li7La3Zr2O12陶瓷电解质性能的影响

采用固相反应法制备W掺杂Li_7La_3Zr_2O_(12)(Li_(7-2x)La_3Zr_(2-x)W_xO_(12))陶瓷电解质,探究掺杂量及烧结温度对样品烧结特性、晶体结构、显微形貌及离子电导率的影响。结果表明:W掺杂可以稳定立方相Li_(7-2x)La_3Zr_(2-x)W_xO_(12),当x=0.3时,1 200℃烧结20 h制备的样品30℃下离子电导率达到最高值5.77×10~(-4) S/cm,相较于未掺杂样品提高一个数量级;以x=0.3为固定掺杂量、改变不同烧结温度,1 180℃烧结20 h获得的样品离子电导率达到最高为7.05×10~(-4) S/cm。当x=0.1～0.3时,晶粒尺寸分布均匀,在10～20μm左右;当x=0.4时,产生晶粒熔合现象且有晶体析出,这种特殊的显微形貌导致样品电性能劣化。     

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。     

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.     

Sr_(0.69)La_(0.31)F_(2.31)+SrS固体电解质材料的电性质研究

用交流阻抗谱法测定了SrS含量(wt％)在1～5的Sr_(0.69)La_(0.31)F_(2.31)+SrS 多晶固体电解质材料的阻抗谱。结果表明,在温度大于700℃时该材料表现出均匀性及各向同性,且无晶界对导电性能的影响。故可将其近似地看作立方单晶,得到了该材料的电导激活能,随材料中非导电的 SrS 单相含量增加,电导激活能也升高,SrS 对离子导电起阻碍作用。各个样品在 980～1490 K 温度范围内的离子电导率完全可以满足作为固体电解质材料应用的要求。     

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.     

(1-x)Pb(Sc_(0.5)Ta_(0.5))O_3-xPbTiO_3弛豫铁电陶瓷介电和压电性能的研究

采用氧化物混合烧结法,在烧结温度为1250℃的条件下,制备了(1-x)Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-xPbTi O3弛豫铁电陶瓷,并对其压电性能和介电性能进行了研究.发现在x=0.45时,(1-x)Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-xPbTi O3弛豫铁电陶瓷体系具有较好的压电性能和介电性能,实验结果表明该体系的准同型相界应该在x=0.45附近.     

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.     

燃烧法制备磷灰石型碱土掺杂硅酸镧电解质（英文）

采用尿素-硝酸盐燃烧法,在较低温度下制备较高纯度无杂质相的碱土掺杂磷灰石型La_(9.33)M_x(SiO_4)_6O_(2+δ)电解质.通过XRD、SEM、交流阻抗测试,对样品的结构、形貌及电导性能进行研究.结果表明,燃烧合成的无定形电解质粉体,在800℃煅烧12h后,具有P63/m磷灰石型晶体结构;掺杂对LSO烧结体微观产生一定的影响,烧结体的结构和形貌随x值的变化而变化.此外,LSO烧结体具有良好的电阻可逆性和稳定性.适量的掺杂可有效提高LSO的离子电导率,过量的掺杂反而会降低离子电导率,最佳掺杂摩尔分数为0.2.而随着碱土金属阳离子半径增大,掺杂效果也越来越好.     

Ba_(4.2)Nd_(9.2)Ti_(18-x)Zr_xO_(54)(x=0、0.25、0.5、1、1.5)微波介质陶瓷的结构与介电性能

采用传统固相反应法制备Ba_(4.2)Nd_(9.2)Ti_(18-x)Zr_xO_(54)(x=0、0.25、0.5、1、1.5)(BNTZ)微波介质陶瓷。运用X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征BNTZ陶瓷的相组成和微观结构。结果表明:BNTZ陶瓷的主晶相为Ba Nd2Ti4O12(JCPDS No.44-0061),随着掺杂量的增加,出现微量的Nd2Ti2O7烧绿石相。当x增加时,陶瓷的体积密度、介电常数(εr)和谐振频率温度系数(τf)均降低。而BNTZ微波介质陶瓷的Qf(Q为品质因子,f为频率)值先增加后降低,并且当x≥1时,陶瓷的Qf下降剧烈。当x=0.25时,Ba_(4.2)Nd_(9.2)Ti_(18-x)Zr_xO_(54)陶瓷样品在1 300℃下烧结2h,具有优良的微波介电性能,εr=82.83,Qf=9.009 THz,τf=56.7×10-6℃-1。     

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。     

La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(0.98-x)Fe_xCo_(0.02)O_3微波吸收特性研究

用溶胶-凝胶法制备La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(0.98-x)Fe_xCo_(0.02)O_3(x=0.08、0.10、0.12、0.14)晶粉,用场发射扫描电子显微镜和XRD表征其微观形貌和晶体结构,用微波网络矢量分析仪测量样品在2~18 GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率,根据测量数据计算微波反射率与频率的关系曲线.研究结果表明:900℃煅烧3 h的La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(0.98-x)Fe_xCo_(0.02)O_3粉晶平均粒径约100 nm,晶体结构为钙钛矿型;在测试范围内,样品都有一个吸收峰,峰高及频率位置随x不同而异;厚度2 mm,x=0.08、0.10、0.14,大于10dB的吸收带宽达到4 GHz以上,样品既有介电损耗又有磁损耗,但介电损耗要大于磁损耗.     

Nd_(0.5)Sr_(0.5-x)Ca_xMnO_3(x=0.1,0.2)多晶的电子自旋共振研究

研究了多晶样品Nd_(0.5)Sr_(0.5-x)Ca_xMnO_3(x=0.1,0.2)的磁性.实验结果表明,样品的单相性好,无杂相,空间群为Pbnm.随着温度的降低,样品先后经历了3次磁性转变,分别为顺磁-铁磁转变TC、电荷有序转变TCO和奈尔温度转变TN;在TC以上,系统处于顺磁态,在TC-TCO范围内,系统处于铁磁-顺磁共存态,在TCO-TN范围内,系统处于反铁磁-铁磁-顺磁共存态,在TN以下,系统主要处于反铁磁态.     

机械活化放电等离子烧结制备Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固溶体

采用机械球磨方法制备(CeO2)0.8(SmO1.5)0.2纳米粉,并探讨了其适宜的工艺条件.分别用常规烧结和放电等离子烧结对所获纳米粉进行烧制,获得Ce0.8Sm0.2O1.9复合氧化物陶瓷,比较了两种烧结方法对材料结构与性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对氧化物进行了结构表征,交流阻抗谱测试了其电性能.结果表明:两种烧结方法所得样品均呈现单一的立方萤石结构;机械活化(CeO2)0.8(SmO1.5)0.2纳米粉于900℃时放电等离子烧结10min即可获得致密度90%以上的烧结体;放电等离子烧结材料的电导率高于常规烧结材料.     

Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(x=0~0.4)溶胶-凝胶法合成及其性质

以乙酸锂、硝酸铝、钛酸丁酯、磷酸二氢铵为原料,利用溶胶-凝胶法合成锂离子Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃(x=0~0.4)固体电解质体系,检测结果表明：Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃体系具有较好的结晶性,合成的粉末与烧结片之间的结晶性与结构差异不大;当Al³⁺掺杂量逐步增加时,离子电导率逐渐增大,并在x=0.3时达到最大值,但掺杂量进一步增加时,离子电导率迅速下降;活化能的变化趋势与离子电导率相反.     

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.     

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.