Ni掺杂对Ba0.5Sr0.5FeO3-δ混合导体透氧材料结构及性能的影响

采用乙二胺四乙酸(EDTA)-柠檬酸配位法制备具有钙钛矿结构的Ba0.5Sr0.5Fe1-xNixO3-δ(x=0、0.03、0.05、0.07和0.1)混合导体氧化物,考察Ni掺杂量对材料结构与性能的影响。借助于X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和氧渗透性能分析,对试样的相组成、微观形貌、热膨胀行为以及氧渗透性能进行测试与表征。结果表明:少量Ni的掺杂可以提高试样的透氧性能,当Ni的掺杂量较低(x<0.07)时,试样为单一的钙钛矿相,具有较好的氧渗透性能及稳定性。当Ni掺杂量较高(x≥0.1)时,试样中出现第二相,且氧渗透性能随第二相的出现而大幅降低。     

Mg掺杂Mn1.5Cr1.5O4固体氧化物燃料电池阴极材料的性能研究

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)阴极材料的高稳定性、高催化性能是其获得商业化应用的前提。尖晶石氧化物具有良好的稳定性与兼容性,这使得其成为最具发展潜力的SOFC阴极材料之一。本文通过Mg掺杂对尖晶石氧化物Mn_1.5Cr_1.5O₄阴极材料进行改性处理,研究了Mg掺杂量对Mn_1.5Cr_1.5-xMg_xO₄(x=0,0.075,0.150,0.225)阴极材料微观结构、物相组成、电导率、热膨胀系数及其作为对称电池阴极时电化学性能等方面的影响。结果表明,当Mg掺杂量x为0.150时,Mn_1.5Cr_1.35Mg_0.15O₄具有最大的电导率和最小的极化阻抗,在800℃下分别可达0.168 S/cm和1.84Ω·cm²,表明适量的Mg掺杂不仅提高了Mn_1.5Cr_1....     

La0.5Sr0.5Ni0.5Cu0.5O3催化剂上的CO氧化反应动力学

利用内循环无梯度反应器对钙钛矿型催化剂La     

Sm2O3掺杂Ce2O3的加入量对YBa2Cu3O7-δ界面性能的影响

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有稳定性高、寿命长、污染低等优点,是二十一世纪的绿色能源之一。当前SOFC阴极通常采用掺杂的ABO3钙钛矿型材料。这类材料在高温下具有较高的导电率和催化活性,但中温化是SOFC的趋势,高温下常用的La(Sr)MnO3阴极材料在中温下性能下降,不能满足中温下电导率的要求。本论文尝试采用柠檬酸燃烧法来制备YBa2Cu3O7-δ,并在YBCO中加入一定量的Sm2O3掺杂的Ce2O3(SDC)作为SOFC的阴极材料,通过对阻抗分析,研究了SDC掺杂量、烧结温度等对该阴极材料性能的影响。实验结果表明:随着SDC的掺杂量x(0≤x≤50%)和烧结温度的升高,阴极材料的界面阻抗减小。在SDC的掺杂量为50%时,且在800℃下烧结得到的烧结体界面阻抗最小,其界面比电阻仅为0.1353ohm/cm2(800℃),这标志着掺杂SDC的YBCO作为中温固体氧化物燃料电池的阴极材料时非常具有发展前景的。     

钙钛矿La0.7CexBa0.3-xMnO3的磁热性能研究

【目的】通过固相反应法制备La_(0.7)Ce_xBa_(0.3-x)MnO_3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)的钙钛矿锰氧化物,研究Ce元素的不同掺杂量对原体系磁热性能的影响。通过Ce元素的掺杂,来调节原体系过高的居里温度以及改善体系的磁热性能。【方法】通过X射线粉末衍射的方式确定其单相结构,并使用振动样品磁强计对钙钛矿样品进行磁性能的测试。【结果】La0.7CexBa0.3-xMnO3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)的居里温度分别为342.1K,319.8K,270.0K,244.3K和199.7K。在0~2T的外磁场下,该体系的最大磁熵变分别为2.54J/(kg·K),2.32J/(kg·K),2.51J/(kg·K),2.03J/(kg·K)和1.87J/(kg·K),且最大磁熵变都在居里温度附近。【结论】随着Ce元素掺杂量的增加,化合物居里温度逐渐降低;而最大磁熵变则呈先减小后增大又减小的趋势。同时由Arrott曲线判断这5个样品的相变都是二级相变。当Ce元素的掺杂量为0.05~0.10时,该体系的居里温度在室温附近,且最大磁熵变仍保持较大的值。     

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.     

A位掺杂的LaFeO3纳米颗粒电化学性能的研究

为了研究A位掺杂对LaFeO_3的结构及电化学性能的影响,本文中采用溶胶凝胶法制备并在空气中800℃退火获得La_(1-x)Bi_xFeO_3纳米颗粒.研究发现,随着Bi元素的掺杂,材料的氧还原(ORR)性能显著提升.通过一系列电化学测试发现,无论是起始电位、极限电流密度,还是Tafel斜率与未掺杂样品相比都有显著提升,并在x=0.15时得到最优的ORR性能.这可能是因为Bi的掺杂使得LaFeO_3发生晶格畸变并导致材料中的氧空位增加,从而得到更优的ORR性能.     

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.     

La0.5Sr0.5Ni0.5Cu0.5O3催化剂上的CO氧化反应动力学

利用内循环无梯度反应器对钙钛矿型催化剂 La0 .5 Sr0 .5 Ni0 .5 Cu0 .5 O3上 CO氧化反应的动力学进行了研究 ,实验中通过分别测定 CO和 O2 的分压对氧化反应速率的影响 ,得出了相应的曲线关系 ,通过对所有动力学数据用计算机进行多元线性回归 ,得出动力学方程 r =2 .2 6× 1 0 8e-1 0 3 0 0 0 /8.3 1 4 T Pco0 .5 ,根据动力学实验结果初步提出了 CO在该催化剂上氧化机理模型 .     

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。     

中温固体氧化物燃料电池LaNiO2.5-Ba(Zr0.1Ce0.7Y0.2)O3-δ阴极的制备和表征

采用柠檬酸盐法合成了LaNiO3粉体,对其进行氢化物还原反应,制得具有单一结构的高氧缺位物相LaNiO2.5。以Ba(Zr0.1Ce0.7Y0.2)O3-δ(BZCY)为电解质制备了LaNiO2.5-BZCY复合阴极,利用扫描电镜对其微观结构进行了表征,并通过交流阻抗测试及直流极化测试对其电化学性能进行了研究。结果表明,LaNiO2.5-BZCY复合阴极在600～800℃范围内的极化面电阻为5.27～0.22Ω.cm2,其氧还原反应速率控制步骤为氧分子的解离以及氧原子的电荷转移。另外,该阴极的极化过电势较高,在750℃及电流密度为0.05A.cm-2时的极化过电势为75mV。     

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.     

La0.95FeO3-δ/C复合电极制备工艺对氧还原和氧析出催化性能的影响

为优化具有A位镧缺失的铁酸镧(La_(0.95)FeO_(3-δ))钙钛矿的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)双功能电催化性能,研究La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极中碳的形态、电极浆料制备方法和催化剂载量对双功能电催化性能的影响,并分析其影响机理.结果表明:当La_(0.95)FeO_(3-δ)与导电碳形成复合电极时,ORR和OER催化活性显著提高;La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极的电催化性能与碳的形态以及电极浆料制备方法密切相关,在超声分散-球磨-超声分散的最佳浆料制备方法下,当以EC600JD为导电碳,La_(0.95)FeO_(3-δ)与EC600JD的载量分别为0.6 mg/cm~2与0.12 mg/cm~2时,ORR和OER催化活性最佳.经过工艺优化的La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极具有优异的双功能电催化性能,且其制备简单、成本低,有望在锂氧电池等器件中得到应用.     

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。     

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。     

中温固体氧化物燃料电池NdBa0.5Sr0.5Co2O5+δ-GDC复合阴极材料的性能研究

制备了复合阴极材料NdBa0.5Sr0.5Co2O5+δ-40%Ce0.9Gd0.1O1.95(NBSC-40%GDC).NBSC-40%GDC的平均热膨胀系数(TEC)为16.0×10-6K-1,其在700℃时极化电阻仅为0.134Ω.cm2.进行了以电解质为支撑体的单电池(NBSC-40%GDC/LSGM/NiO-GDC)的性能测试,在800℃时,功率密度达到382 mW.cm-2.     

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.     

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.     

La1/2(1-x)Ba1/2CoO3阴极材料的制备和电性能

用固相反应法制备了La空位的La1/2(1-x)Ba1/2CoO3（x=0, 0.04, 0.08, 0.1）系列阴极材料,系统研究了La空位对微结构和电输运特性的影响。结果表明：随着La空位浓度的增加,晶胞参数和体积减小;Co-O键长减小,Co-O键角没有发生变化,CoO6八面体发生畸变;高温下,当La空位浓度x=0.08时,电导率得到大大的提高,300K时高达1000Scm-1,约为母相材料La1/2Ba1/2CoO3的2倍。     

聚合物前驱体法合成La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ纳米粉体

采用聚合物前驱体法,以硝酸盐为原料,乙二醇为溶剂,甘氨酸为螯合剂制备La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ前驱体溶胶及其纳米粉体,考察甘氨酸用量、溶胶蒸发温度及时间对溶胶稳定性的影响。结果表明:当甘氨酸和总金属离子物质的量之比为1∶1时,65℃蒸发48 h可得到均匀、稳定的前驱体溶胶;所得凝胶在700℃下烧结5 h可得到平均粒径为54.4 nm的纯钙钛矿型粉体。