Ce1－xNdxO2－δ固溶体的电子顺磁共振谱和阻抗谱的研究

利用溶胶-凝胶方法在800 ℃焙烧10 h后, 合成了固溶体Ce_1－xNd_xO_2－δ (x＝0.05～0.55), X射线衍射(XRD)测试表明固溶体已经形成立方萤石结构; 电子顺磁共振谱(EPR)研究表明在固溶体Ce_1－xNd_xO_2－δ中随着掺杂量x的增大, Ce^3＋离子含量减少, 说明掺杂Nd^3＋离子可以抑制Ce^4＋的还原; 交流阻抗谱的测量表明固溶体Ce_0.9Nd_0.1O_2－d 具有离子导电特性, 600和700 ℃时的电导率分别为4.25×10^－3和1.12×10^－2 S•cm^－1, 活化能为0.68 eV.     

LaNiO3衬底上Pb(ZrxTi1－x)O3铁电薄膜及梯度薄膜的制备和研究

报道了在镍酸镧 (LaNiO₃, 简称LNO)衬底上锆钛酸铅 [Pb(Zr_xTi_1－x)O₃, 简称PZT]铁电薄膜及其成分梯度薄膜的结构、介电性能、铁电性能以及热释电性能. 首先通过金属有机化合物热分解(MOD)法在Si(100)基片上制备出LaNiO₃, 薄膜, 再通过溶胶-凝胶(sol-gel)法, 在LNO/Si(100)衬底上制备出Pb(Zr_0.80Ti_0.20)O₃, [PZT(80/20)]和Pb(Zr_0.20Ti_0.80)O₃, [PZT(20/80)]铁电薄膜及其成分梯度薄膜. 经俄歇微探针能谱仪(AES)对制备的梯度薄膜进行了成分深度分析, 结果证实成分梯度的存在. 经XRD分析表明, 制备的梯度薄膜为四方结构和三方结构的复合结构, 但其晶面存在一定的结构畸变. 经介电频谱测试表明, 梯度薄膜的介电常数比每个单元的介电常数要大, 但介电损耗相近. 在10 kHz下, 梯度薄膜的介电常数和介电损耗分别为317和0.057. 经电滞回线的测试表明, 梯度薄膜的剩余极化强度比每个单元都大, 而矫顽场却明显较小. 梯度薄膜的剩余极化强度和矫顽场分别为29.96 μC•cm^-2 和54.12 kV•cm^－1. 经热释电性能测试表明, 室温下梯度薄膜的热释电系数为5.54×10-8 C•cm^－2•K^－1, 高于每个单元的热释电系数.     

固体电解质La2-xCaxMo1.7W0.3O9-δ(0≤x≤0.2)的合成、表征及电性能

在氧离子导体La₂Mo_1.7W_0.3O₉的基础上，采用固相法合成了La位掺杂的Ca系列新型氧化物La_2-xCa_xMo_1.7W_0.3O_9-δ(0≤x≤0.2)。通过XRD、Raman和XPS等手段对化合物结构进行表征，交流阻抗谱测试其电性能。结果表明：掺杂离子Ca²⁺的半径小于基质离子La³⁺的半径导致晶格收缩；Ca的掺杂在La₂Mo_1.7W_0.3O₉自身内置氧空位的基础上增加了额外的氧空位，提高了氧离子导体的电导率，550 ℃电导率由0.79 × 10^-4 S·cm^-1 (x=0.0)增加到1.5 × 10^-4 S·cm^-1 (x=0.16，0.2)，电导率增加89.9%。     

La促进型六铝酸盐Ba1－xLaxFeAl11O19－δ催化甲烷燃烧性能

用碳酸铵水溶液共沉淀法制备了系列Ba_1－xLa_xFeAl₁₁O_19－δ六铝酸盐型催化剂,并以甲烷燃烧为探针反应考察催化剂的催化活性.La部分取代Ba提高了催化剂的催化甲烷燃烧活性,且随La取代量的增加,催化剂的起燃温度呈规律性变化,镧、钡之间存在最佳配比,活性最好的催化剂为Ba_0.2La_0.8FeAl₁₁O_19－δ,其催化甲烷燃烧的起燃温度仅有495 ℃（V_CH4:V_O2:V_N2=1:4:95）.XRD和SEM结果表明,不同含量镧掺杂的材料经1 200 ℃焙烧5 h后，呈现典型的六铝酸盐结构特征；不同温度的焙烧实验表明掺杂镧能够促进六铝酸盐相的形成.Diffuse UV-Vis表征表明催化剂中的铁呈＋3价,Diffuse UV-Vis, TPR和FT-IR结果表明Ba、La、Fe之间存在协同作用.     

La 0.9 M 0.1 Ga 0.8 Mg 0.2 O 3 -α的中温质子导电性及其在常压合成氨中的应用

采用水热沉淀法制备了La0.9M0.1Ga0.8Mg0.2O3-α (M＝Ca2＋, Sr2＋, Ba2＋)陶瓷样品的前驱体, 沉淀剂来自尿素在水热条件下的水解产物. 前驱体经煅烧和烧结后得到陶瓷样品. XRD显示样品具有单一的斜方晶LaGaO3钙钛矿结构. 同位素效应和氢的电化学透过(氢泵)实验证明陶瓷样品具有质子导电性. 用AC阻抗谱法测定了样品在300～600 ℃、氢气气氛中的质子电导率, 其大小取决于La位掺杂的碱土金属离子: σ(M＝Sr2＋)＞σ(M＝Ba2＋)＞σ(M＝Ca2＋). 以La0.9M0.1Ga0.8Mg0.2O3-α为固体电解质进行了常压合成氨, 最佳合成温度为520 ℃. 当施加的电流密度为1 mA•cm－2、合成温度为520 ℃时, 氨产率分别为: 1.63×10–9 mol•s－1•cm－2 (M＝Ca2＋), 2.53×10－9 mol•s－1•cm－2 (M＝Sr2＋)和2.04× 10－9 mol•s－1•cm－2 (M＝Ba2＋).     

La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3－α陶瓷的质子导电性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3－a陶瓷样品, 用XRD, DSC-TGA, SEM, 交流阻抗谱, 气体浓差电池及气体电化学透过等方法对样品的结构和性质进行了表征和测试. 首次对该样品的质子导电性能进行了研究. 该陶瓷样品具有良好的微观结构, 相对密度达95.1%; 氢浓差电池电动势的实测值与理论值吻合, 离子迁移数为1; 在干燥的氧气气氛中是一个纯的氧离子导体; 氢的电化学透过速率的实测值与理论值吻合, 证明该样品在氢气气氛中几乎是一个纯的质子导体, 质子电导率在1000 ℃时高达0.14 S•cm^－1.     

ZrxCe1－xO2催化剂催化湿式氧化乙酸的活性研究

采用共沉淀法制备了Zr_xCe_1－xO₂催化剂, 利用BET, XRD和XPS对其进行了表征, 并研究了催化剂催化湿式氧化乙酸的活性. 结果表明: Zr和Ce摩尔比为1∶9的催化剂催化湿式氧化乙酸时具有最好的活性, 当乙酸溶液的初始化学需氧量(COD)为5000 mg/L, 反应温度为230 ℃, 压力为5 MPa时, 120 min后, COD的去除率为76% . 催化剂具有良好的活性是因为在CeO₂中加入Zr能够增大催化剂的比表面积和表面缺陷氧的含量, 并最终加快了HO₂•自由基的产生, 从而提高了催化剂的活性.     

Pr掺杂对Ce5.2Sm0.8MoO15－δ晶界及电性能的影响

在Ce_5.2Sm_0.8－xPr_xMoO_15－δ体系中引入少量Pr得新氧化物Ce_5.2Sm_0.72Pr_0.08MoO_15－δ, 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, 交流阻抗谱测试电性能; 讨论掺杂少量Pr对Ce_5.2Sm_0.8MoO_15－δ微观结构和电性能的影响. 结果表明, 少量Pr^3＋的掺杂可降低晶界电阻, 增加离子扩散通道, 降低体系的总电导激活能和晶界电导激活能, 提高氧化物的总电导率和晶界电导率; 500 ℃时掺Pr材料的晶界电导率为6.79×10^－3 S•cm^－1, 比未掺Pr材料的晶界电导率(5.61×10^－5 S•cm^－1)提高约2个数量级.     

ZrxCe1－xO2催化剂催化湿式氧化乙酸的活性研究

采用共沉淀法制备了Zr_xCe_1－xO₂催化剂, 利用BET, XRD和XPS对其进行了表征, 并研究了催化剂催化湿式氧化乙酸的活性. 结果表明: Zr和Ce摩尔比为1∶9的催化剂催化湿式氧化乙酸时具有最好的活性, 当乙酸溶液的初始化学需氧量(COD)为5000 mg/L, 反应温度为230 ℃, 压力为5 MPa时, 120 min后, COD的去除率为76% . 催化剂具有良好的活性是因为在CeO₂中加入Zr能够增大催化剂的比表面积和表面缺陷氧的含量, 并最终加快了HO₂•自由基的产生, 从而提高了催化剂的活性.     

脉冲辐解研究葛根素对自由基的清除活性

采用脉冲辐解技术, 研究了葛根素(puerarin, 一种异黄酮)对二氧化氮自由基(NO₂^•)、一氧化氮自由基(NO^•)和羟基自由基(OH^•)的清除活性. 葛根素与NO₂^•和NO^•反应产生的瞬态吸收峰都在340 nm, 该吸收峰归结为瞬态产物puerarin-4-O^•; 葛根素与OH^•反应产生了较宽的瞬态吸收光谱(300～750 nm), 该谱图归结为puerarin-2-O^•, puerarin-4-O^•和[puerarin-OH]^•瞬态吸收的叠加. 另外, 葛根素与NO₂^•, NO^•和OH^•反应的速率常数分别为2.6 × 108, 1.7 × 10⁸和3.9 × 10⁹ L·mol^-1·s^-1.     

La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3－α陶瓷的质子导电性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3－a陶瓷样品, 用XRD, DSC-TGA, SEM, 交流阻抗谱, 气体浓差电池及气体电化学透过等方法对样品的结构和性质进行了表征和测试. 首次对该样品的质子导电性能进行了研究. 该陶瓷样品具有良好的微观结构, 相对密度达95.1%; 氢浓差电池电动势的实测值与理论值吻合, 离子迁移数为1; 在干燥的氧气气氛中是一个纯的氧离子导体; 氢的电化学透过速率的实测值与理论值吻合, 证明该样品在氢气气氛中几乎是一个纯的质子导体, 质子电导率在1000 ℃时高达0.14 S•cm^－1.     

Y2O3/纳米碳管复合粒子的结构及其对高氯酸铵热分解性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Y₂O₃/纳米碳管复合粒子, 并用SEM, XPS, FT-IR和XRD对Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的形貌和微观结构进行了表征. 结果表明, 纳米碳管有效承载了Y₂O₃, Y₂O₃连续均匀地负载在纳米碳管的表面, 负载量为19.53%. FT-IR 和XPS证明了Y₂O₃粒子和纳米碳管表面之间发生了化学键合. 用三种方法将相同比例的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子与高氯酸胺(AP)进行混合, 采用差热分析(DTA)研究了三种混合样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子对高氯酸铵热分解的催化性能. 结果表明, 三种混合样品中的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子都能催化高氯酸铵的热分解, 其中通过水溶剂混合的样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的催化效果优于另外两种. 与纯高氯酸铵相比, 其样品中高氯酸铵的高温分解峰温降低了168.5 ℃, 表观分解热由371 J•g^－1提高到1410 J•g^－1. 并用不同样品中高氯酸铵热分解动力学参数对所得结果进行了理论分析.     

Y2O3/纳米碳管复合粒子的结构及其对高氯酸铵热分解性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Y₂O₃/纳米碳管复合粒子, 并用SEM, XPS, FT-IR和XRD对Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的形貌和微观结构进行了表征. 结果表明, 纳米碳管有效承载了Y₂O₃, Y₂O₃连续均匀地负载在纳米碳管的表面, 负载量为19.53%. FT-IR 和XPS证明了Y₂O₃粒子和纳米碳管表面之间发生了化学键合. 用三种方法将相同比例的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子与高氯酸胺(AP)进行混合, 采用差热分析(DTA)研究了三种混合样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子对高氯酸铵热分解的催化性能. 结果表明, 三种混合样品中的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子都能催化高氯酸铵的热分解, 其中通过水溶剂混合的样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的催化效果优于另外两种. 与纯高氯酸铵相比, 其样品中高氯酸铵的高温分解峰温降低了168.5 ℃, 表观分解热由371 J•g^－1提高到1410 J•g^－1. 并用不同样品中高氯酸铵热分解动力学参数对所得结果进行了理论分析.     

镓基钙钛矿型致密透氧膜的合成与表征

采用EDTA-柠檬酸联合络合法合成了La_0.15Sr_0.85Ga_0.3Fe_0.7O3-δ (LSGFO)与 La_0.15Sr_0.85Ga_0.3Fe_0.7O3-δ (LSCFO)混合导体透氧膜材料,并制备了致密陶瓷膜片.采用 SEM,XRD,H₂-TPR,O₂-TPD,膜机械强度和透氧测定等手段对它们的性能进行了表征.结果表明,用高价态稳定性的镓离子取代钴离子,材料的热化学稳定性得以明显的提高,LSGFO在H₂-TPR后仍能保持钙钛矿型基本结构.另外,与Co的掺杂相比,Ga的掺杂更有利于材料中的氧空穴生成.透氧测定表明,LSGFO的透氧量大于LSCFO,在900℃两者的透氧量分别为0.0562与0.0163mL·cm^-2·min^-1(LSCFO),但其透氧活化能非常接近,分别为110和117kJ·mol^-1.理论分析表明,两者透氧量的差别主要来自于氧空穴浓度的不同.     

Ba1.03Ce0.8Dy0.2O3-α固体电解质的合成及其离子导电性

用高温固相反应法首次合成了非化学计量组成的Ba_1.03Ce_0.8Dy_0.2O_3-α固体电解质样品,对其进行了X-射线衍射晶体结构测定,该样品为钙钛矿型斜方晶单相结构。分别用气体浓差电池方法和氢泵(氢的电化学透过)方法研究了它在600～1000℃下的质子和氧离子导电特性,并与化学计量组成的BaCe_0.8Dy_0.2O_3-α固体电解质样品进行了比较。实验结果表明,Ba_1.03Ce_0.8Dy_0.2O_3-α的质子导电性优于BaCe_0.8Dy_0.2O_3-α。Ba_1.03Ce_0.8Dy_0.2O_3-α在600～1000℃下氢气氛中的质子迁移数约为1,几乎是一个纯质子导体,而BaCe_0.8Dy_0.2O_3-α在氢气氛中600～800℃下是一个纯质子导体,在高于800℃时是一个质子与电子的混合导体。这两个样品在氧气氛中均是氧离子与电子空穴的混合导体,具有几乎相同的氧离子迁移数。     

天然气和甲烷固体氧化物燃料电池中的Ni-LCCM-GDC阳极性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了纳米粉体La_1-xCe_xCr_0.5Mn_0.5O_3-δ(x=0.05,0.10,0.15,0.20)(LCCM),并采用共压-共烧结法制备了以复合阳极Ni-La_0.9Ce_0.1Cr_0.5Mn_0.5O_3-δ-Ce_0.8Gd_0.2O_2-δ(GDC)为支撑、GDC为电解质、La_0.8Sr_0.2Co_0.8Fe_0.2O_3-δ(LSCF)-GDC为复合阴极的单电池。利用XRD和SEM等方法对阳极材料进行了晶相结构、化学相容性、微观形貌分析。在500~750 ℃范围内,分别以湿天然气(3% H₂O)和甲烷为燃料气,氧气为氧化气测试了单电池的电化学性能,同时检测了以甲烷为燃料气的阳极尾气组成。结果表明：复合阳极材料具有良好的化学相容性;阳极和阴极具有较好的孔隙结构。以天然气和甲烷为燃料气的单电池在700 ℃时最大电流密度分别为131.96 mA·cm^-2,162.36 mA·cm^-2; 最大比功率分别为28.61 mW·cm^-2,31.03 mW·cm^-2。在500~750 ℃范围内阳极尾气中均检测出CO,CO₂,在700 ℃时CO,CO₂含量达到最大值,分别为2.39254%,6.20891%。     

Ca2-3xLa8+2x□x(SiO4)6O2的合成及其导电性能的研究

The silicate oxyapatites Ca_2-3xLa_8+2x□_x(SiO₄)₆O₂(x=0, 0.17, 0.33, 0.50, 0.67) was synthesized via a sol-gel method at low temperature. The apatite phases have been characterised by X-ray diffraction (XRD), conducting properties was studied by electrical chemistry impedance spectroscopy (EIS). The conductivity of La_9.33□_0.67(SiO₄)₆O₂ is 1.58×10^-3 S·cm^-1 at 700 ℃, it is higher about 4 270 times than that of Ca₂La₈(SiO₄)₆O₂, the activation energy is decreasing from 1.37 eV to 0.84 eV. With cation vacancies increasing,the conducting mechanism is gradually translation from a direct linear pathway free oxygen ion conduction to a curve pathway interstitial oxygen ion conduction. The electrical conductivities is almost independent of the oxygen partial pressure, this suggests that the oxyapatites exhibited almost pure O^2- ion conduction over a wide range of oxygen partial pressure.     

天然气中温SOFC阳极材料铒掺杂的氧化铈的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了新型中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阳极材料Ce_1-xEr_xO_y(x=0.00,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30)(EDC),并采用共压-共烧结法制备了以NiO-EDC复合阳极为支撑、以Ce_0.8Gd_0.2O_2-δ(GDC)为电解质、以La_0.8Sr_0.2Co_0.8Fe_0.2O_3-δ(LSCF)-GDC为复合阴极的单电池。利用XRD和SEM等方法对阳极材料EDC进行了晶相结构、微观形貌和化学相容性等分析。在400~700 ℃范围内,以加湿天然气(3% H₂O)为燃料气,氧气为氧化气测试了电池的电化学性能。结果表明：EDC阳极材料具有良好的孔道结构;11种不同阳极组成的单电池中50%(质量分数)NiO-50%(质量分数)Ce_0.85Er_0.15O_y(E15C85)阳极支撑的单电池具有最佳的电化学性能,在650 ℃时其最大电流密度为117.84 mA·cm^-2和最大比功率为24.37 mW·cm^-2。     

草酸钙结石的体外模拟

运用扫描电子显微镜(SEM)重点研究了正常人尿液中草酸钙(CaO_x)的结晶, 并与在尿石患者尿液中的结晶进行了比较. 在正常人尿液中, CaO_x晶体的大小并不与[Ca²⁺]和[Ox^2-]的起始浓度成正比, 而是只有在0.60 ~ 0.90 mmol/L的浓度范围内, 才形成最大尺寸的CaO_x晶体. 当CaO_x浓度依次为1.20, 0.80, 0.60, 0.30和0.15 mmol/L时, 结晶6 d后前三者得到的CaO_x晶体的平均尺寸分别为9.5 μm×6.5 μm, 20.0 μm×13.5 μm和15.0 μm×10.0 μm, 后两者因相对过饱和度小, 30 d仍没有结晶出现. 这一结果从理论上支持了近年来临床上得出的结论：并不是尿中Ca²⁺离子浓度越大就越易形成结石, 这一结论同时被激光散射技术所证明. 由于正常人尿液中含有比结石患者尿液中更多的或活性更强的可与Ca²⁺配位的大分子物质, 这些大分子不但可以抑制CaO_x的成核、生长和聚集, 而且还能调控CaO_x晶体结构从一水草酸钙(COM)向与细胞亲合力较小的二水草酸钙(COD)的转化, 因而, 正常人不易形成CaO_x结石, 而患者容易形成. 结晶时间对晶体形状的影响不明显, 均得到圆角的六边形CaO_x晶体, 但影响晶体的大小和密度. 在结晶初期(1 ~ 6 d内)晶体尺寸随结晶时间的延长逐渐增大, 表明此时CaO_x结晶为生长控制; 而在结晶的中后期(6 ~30 d), CaO_x晶体的密度明显增加, 生长速率减慢, 表明此时CaO_x结晶为成核控制.