SrSn0.1Fe0.1Co0.8O3-δ和Ba0.1Sr0.1Fe0.1Co0.8O3-δ膜的氧渗透性能

致密陶瓷膜;电导;SrSn0.1Fe0.1Co0.8O3-δ和Ba0.1Sr0.1Fe0.1Co0.8O3-δ膜的氧渗透性能     

La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3钙钛矿复合氧化物的柠檬酸盐法合成与导电性能

采用柠檬酸盐法合成出La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3钙钛矿复合氧化物超细粉料,考查了各种影响溶胶与凝胶的形成以及合成粉料晶体结构与颗粒形态的因素,并确定了最佳的合成条件。研究了烧成温度对La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3电导率的影响,发现1200℃是最合适的烧成温度。研究结果表明,在室温～900℃范围内,样品的电导率在600℃附近出现峰值(～103S·cm-1),在低温段样品的导电行为符合小极化子导电机制,不同烧成温度的样品的导电活化能基本一致(5.31～5.79kJ·mol-1)。与常规固相合成法相比,柠檬酸盐法合成的La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3具有更高的烧结活性和电导率。     

原位聚合法制备聚吡咯-钴铜锌铁氧体复合材料及其电磁性能

采用自蔓延燃烧法和原位聚合法分别制备纳米Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4铁氧体和聚吡咯(PPy)-Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4纳米复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)对材料的结构和形貌进行表征,使用波导法和振动样品磁强计(VSM)研究了材料的介电性能、微波吸收性能和磁性能.结果表明,制得了纯相的尖晶石结构Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4铁氧体,少量Cu2+离子替代了铁氧体八面体位置上的Co2+离子,使得材料的晶格常数减小;2种粉体粒子分散性较好,它们的平均粒径分别约为15 nm和50 nm;在5.0~20.0 GHz频率范围内,PPy-Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4复合材料的反射损耗在-16.25dB到-20.27 dB之间,且在18 GHz处出现极大值-20.27 dB,带宽为2.0 GHz(最强峰的半高宽),PPyCo0.7Cu0.1-Zn0.2Fe2O4复合材料的反射损耗明显大于铁氧体;PPy-Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4的饱和磁化强度(Ms)和剩余磁化强度(Mr)分别为12.9 A/g和4.29 A/g,小于Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4铁氧体的相应值,但复合材料的矫顽力大于Co0.7Cu0.1Zn0.2Fe2O4铁氧体的,为38.96 kA/m.     

质子导体固体氧化物燃料电池的Ba_2Co_9O_(14)阴极材料

Ba2Co9O14(BCO)是一种新型的电子-氧离子混合导体,在氧离子导体的固体氧化物燃料电池(SOFC)中,其作为阴极材料的应用可能性已经得到证实,本工作探索BCO在质子导体SOFC中的应用可能性。采用固相反应法制备BCO粉体,研究BCO与质子导体电解质BZCY(Ba Zr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ)之间的化学相容性,分析BCO-BZCY复合阴极在BZCY电解质上的电化学性能。当复合阴极中BCO的质量含量为70%时,阴极性能最佳,界面阻抗活化能为1.26 e V。以BCO-BZCY为阴极,Ni-BZCY为阳极,BZCY为电解质的阳极支撑型单电池,700℃时,单电池的极化阻抗为0.15Ω·cm2,最大功率密度为400 m W·cm-2。     

Gd0.2Ce0.8O2包覆LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极制备及性能

应用丝网印刷和共烧结制备LaNi0.6Fe0.4O3-δ/Sc0.1Zr0.9O1.95/LaNi0.6Fe0.4O3-δ对称电池.以硝酸铈和硝酸钆为原料,柠檬酸作燃料,燃烧合成Gd0.2Ce0.8O2(GDC)包覆的LaNi0.6Fe0.4O3-δ(LNF)阴极.实验表明,在750oC工作温度下,纯LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极的极化电阻为0.70Ω.cm2,而21.3%(by mass,下同,如无特殊标注均为质量分数)GDC包覆的LNF-GDC复合阴极的极化电阻最小(0.13Ω.cm2),活化能最低(136.80 kJ.mol-1),故其阴极性能最佳.GDC的包覆加速了气体/阴极/电解质三相界面反应区的扩散过程,降低了阴极极化电阻.     

金属间化合物Y（Fe1—xCox）11.3Nb0.7的磁性能机制研究

通过X射线衍射和磁笥测量方法研究了金属间化合物Y（Fe1-xCox)11.3Nb0.7（x=0,0.05,0.10,0.20）的结构与磁性能。粉末样品的X射线衍射和热磁曲线测量表明,所有Y（Fe1-xCox)11.3Nb0.7（x=0,0.05,0.10,0.20）化合物具有ThMn12型结构,具有良好的单相性,Co替代Fe引起居里温度显著提高和晶格常数的单调减小,室温下的饱和磁化强度M。随Co含量的增加在x=0.1-0.2之间呈现极大值,各向异性场Ba随x的增加,先增加而后减小。     

高温固体氧化物电解池钙钛矿型氧电极材料Ba_xSr_(1-x)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)结构计算与性能研究

研究和开发高性能的钙钛矿型混合电导氧化物是目前高温固体氧化物电解池(SOEC)氧电极材料研究的热点.选择BaxSr1-xCo0.8Fe0.2O3-δ系列材料,通过对材料的容差因子、关口半径、晶格自由体积等计算,以及对平均键能、B位离子的变价能力、催化活性等方面的分析,确定了A位最佳配比.对优化出的Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ材料的电化学性能进行了研究,并与自制的La0.2Sr0.8MnO3(LSM)氧电极材料进行了比较.结果表明:850℃下阳极极化阻抗(ASR)仅为0.07Ωcm2,远低于LSM;将其应用于SOEC氧电极进行高温电解制氢试验,产氢速率为相同条件下LSM的2.3倍,说明将Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ用作SOEC阳极材料具有很好的应用前景.     

Microstructure evolution and oxidation states of Co in perovskite-type oxide Ba_(1.0)Co_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3-δ) annealed in CO_2 atmosphere

Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-γ（BCFN） oxide with perovskite cubic structure was synthesized by solid state reaction method. COa corrosion of BCFN membrane was investigated by X-ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, diffuse reflectance infrared Fourier- transformed spectroscopy （DRIFT） and X-ray absorption fine structure spectroscopy （XAFS）. Cobalt （Co） K-edge absorption spectra of BCFN annealed in COa reveal that the oxidation states of Co in all the samples were larger than ＋3 and they decreased with the increase of calcination time. At 800 ℃, 1% CO2 introduced into He could speed up the reduction of Co cations in comparison with pure He. In addition, sulfate ions in the bulk of BCFN membrane preferred to migrate to the surface under CO2 calcination and form monoclinic Ba（CO3）0.9（SO4）0.1 besides orthorhombic witherite. Moreover, SEM results indicate that the nucleation and growth of carbonates grains started at the grain boundary of the membrane.     

Effect of Transition Metals (Cu, Co and Fe) on the Autothermal Reforming of Methane over Ni/Ce0.2Zr0.1Al0.7Oδ Catalyst

The transition metals (Cu, Co, and Fe) were applied to modify Ni/Ce0.2Zr0.1 Al0.7Oδcatalyst. The effects of transition metals on the catalytic properties of Ni/Ce0.2Zr0.1 Al0.7Oδautothermal reforming of methane were investigated. The Ni-supported catalysts were characterized by XRD, TPR and XPS. Tests in autothermal reforming of methane to hydrogen showed that the addition of transition metals (Cu and Co) significantly increased the activity of catalyst under the conditions of lower reaction temperature, and Ni/Cu0.05Ce0.2Zr0.1Al0.65Oδwas found to have the highest conversion of CH4 among all catalysts in the operation temperatures ranging from 923 K to 1023 K. TPR, XRD and XPS measurements indicated that the cubic phases of CexZr1-xO2 solid solution were formed in the preparation process of catalysts. Strong interaction was found to exist between NiO and CexZr1-xO2 solid solution. The addition of Cu improved the dispersion of NiO, inhibited the formation of NiAl2O4, and thus significantly promoted the activity of the catalyst Ni/Cu0.05Ce0.2Zr0.1Al0.65Oδ.     

磁粉粒度对烧结Sm(Co0.72Fe0.15Cu0.1Zr0.03)7.5的磁性能的影响

采用粉末冶金法制备烧结Sm(Co0.72Fe0.15Cu0.1Zr0.03)7.5,研究磁粉粒度对磁体磁性能的影响.结果表明,增加球磨时间将细化磁粉粒度,提高磁粉的比表面积,有利于降低磁体的烧结温度.球磨5,7,9,11 h的磁粉的最佳烧结温度分别为1225,1225,1215,1215 ℃.磁粉球磨9 h,烧结温度为1215 ℃条件下制备的磁体的综合磁性能最优剩磁Br=0.94 T,感应矫顽力Hcb=708.4 kA·m-1,最大磁能积(BH)max=171.9 kJ·m-3,内禀矫顽力Hci=2276.6 kA·m-1;温度稳定性良好,长径比为0.7的磁体经550 ℃老化2 h后的磁通不可逆损失低于5%,有望应用于550 ℃环境中.     

Gd1-xSrxCoO3-δ和Gd0.8Sr0.2Co1-yFeyO3-δ系阴极材料的制备和性能

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成了新型中温固体氧化物燃料电池(IT.SOFC)的阴极材料Gd1-xSrxCoO3-δ(x=0-0.5)和Gd.0.8Sr0.2Co1-yFeyO3-δ(y=0-1),所合成的初始粉体在800℃下煅烧12 h后均形成了钙钛矿结构的单相固溶体.研究发现,Gd1-xSrxCoO3-δ(GSC)的电导率在600℃时达到了559 S·cm-1,由Ce0.8Cd0.2O2-δ(GDC)电解质和GSC-25GDC材料组成的对称电极在600℃和700℃的界面阻抗分别为0.170Ω·cm2和0.064Ω·cm2,活化能仅为87.8 kJ·mol-1,预示其可以作为ITSOFC较为理想的阴极备选材料;随着Fe3 离子含量的增加,Gd0.8Sr0.2Co1-yFeyO3-δ系列阴极材料的热膨胀系数显著降低,但其电导率也急速下降;此外,通过调整Gd0.8Sr0.2CoO3-δ与GDC的比例可以制备出热膨胀系数与GDC电解质匹配、性能良好的Cd0.8Sr0.2CoO3-δ/GDC复合阴极材料.     

BaCe_(0.8-x)Nb_xGd_(0.2)O_(3-δ)(0≤x≤0.45)的制备及性能研究

采用高温固相反应法制备了质子导体BaCe0.8-xNbxGd0.2O3-δ(0≤x≤0.45)。结合XRD、SEM、EIS等技术对其物相、微观形貌、稳定性及电导率进行了研究。结果表明,在1600℃烧结5h制备的质子导体BaCe0.8-xNbxGd0.2O3-δ(0≤x≤0.45)均能保持主相为斜方晶的钙钛矿结构。Nb的加入可明显提高烧结样品的致密性及在CO2和水蒸气气氛下的稳定性。在湿润H2/Ar(0.4%,V/V)气氛中800℃下,x=0.1样品的电导率为5.73mS·cm-1,电导活化能为0.35eV,与x=0的样品相当。     

Oxygen permeation and phase structure properties of partially A-site substituted BaCo_(0.7)Fe_(0.225)Ta_(0.075)O_(3-δ) perovskites

Ba0.9R0.1Co0.7Fe0.225Ta0.075O3-δ(BRCFT, R = Ca, La or Sr) membranes were synthesized by a solid-state reaction. Metal cation Ca2+,La3+or Sr2+doping on A-site partially substituted Ba2+in BaCo0.7Fe0.225Ta0.075O3-δoxides, and its subsequent effects on phase structure stability, oxygen permeability and oxygen desorption were systematically investigated by XRD, TG-DSC, H2-TPR, O2-TPD techniques and oxygen permeation experiments. The partial substitution with Ca2+, La3+or Sr2+, whose ionic radii are smaller than that of Ba2+, succeeded in stabilizing the cubic perovskite structure without formation of impurity phases, as revealed by XRD analysis. Oxygen-involving experiments showed that BRCFT with A-site fully occupied by Ba2+exhibited good oxygen permeation flux under He flow, reaching about 2.3mL min-1 cm-2at 900 ℃ with 1 mm thickness. Of all the membranes, BLCFT membrane showed better chemical stability in CO2, owing to the reduction in alkalinity of the mixed conductor oxide by La doping. In addition, we also found the stability of the perovskite structure under reducing atmospheres was strengthened by increasing the size of A-site cation(Ba2+La3+Sr2+Ca2+).     

La1-xSrxCu0.9Fe0.1O2.5-δ阴极材料的合成与电导率研究

采用低温燃烧合成技术制备了Lal-xSrxCu0.9Fe0.1O2.5-δ(x=0.1-0.4)粉体。利用X-射线衍射(XRD)和差热分析(DTA)技术对粉体的性能进行了表征。XRD结果表明,经800℃焙烧的La0.9Sr0.1Cu0.9Fe0.1O2.5-δ粉体的对称性较低,未形成钙钛矿结构,其余Lal-xSrxCu0.9Fe0.1O2.5-δ(x=0.2-0.4)粉体为四方钙钛矿结构,晶体结构参数之间满足关系式a=b≈2(2c)~(1/2)。DTA结果证明Lal-xSrxCu0.9Fe0.1O2.5-δ在800℃以下是热力学稳定的,不会发生分解反应。采用直流四电极法测试了Lal-xSrxCu0.9Fe0.1O2.5-δ试样在100—800℃之间的电导率。试样的电导率~(ln(σT)与1/T之间呈很好的线性关系,说明Lal-xSrxCu_(0.9)Fe0.1O2.5-δ在测试温度范围内服从小极化子导电机制。Sr掺杂量对试样的电导率和电导活化能有着明显的影响,当Sr掺杂量为0.3时,Lal-xSrxCu0.9Fe0.1O2.5-δ的电导率最高,电导活化能最小。     

Ba1.03Ce0.9-xZrxTm0.1O3-α固体电解质的化学稳定性和电性能（英文）

用高温固相反应法制备了非化学计量组成的Ba1.03Ce0.9-xZrxTm0.1O3-α(x=0.2,0.4)固体电解质。分别用粉末X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)方法表征了这两种材料的相组成和断面形貌,测定了它们在900℃下,CO2以及水蒸气气氛中的化学稳定性。在500~900℃温度范围内,分别用气体浓差电池方法和交流阻抗谱技术研究了材料在不同气体气氛中的离子导电性,研究了以这两种材料为固体电解质的氢-空气燃料电池性能。结果表明,Ba1.03Ce0.7Zr0.2Tm0.1O3-α材料为单一钙钛矿型斜方晶结构,Ba1.03Ce0.5Zr0.4Tm0.1O3-α材料为单一钙钛矿型立方晶结构。2种材料均具有较高的致密性和化学稳定性。在500~900℃温度范围内、湿润氢气中,Ba1.03Ce0.7Zr0.2Tm0.1O3-α材料表现为纯的离子导电性,而Ba1.03Ce0.5Zr0.4Tm0.1O3-α材料表现为离子和电子的混合导电性;在湿润空气中,两种材料均表现为质子、氧离子和电子空穴的混合导电性;在氢-空气燃料电池条件下,均表现为质子、氧离子和电子的混合导电性。以这两种材料为固体电解质的氢-空气燃料电池均能稳定地工作。在相同实验条件下,Ba1.03Ce0.7Zr0.2Tm0.1O3-α材料的离子导电性及其氢-空气燃料电池性能均高于Ba1.03Ce0.5Zr0.4Tm0.1O3-α材料。     

SrCe0.9Ho0.1O3-α陶瓷的质子导电性

以高温固相反应法合成了复合氧化物陶瓷SrCe0.9Ho0.1O3-α. 粉末XRD结果表明,该陶瓷样品为单一斜方相钙钛矿型结构. 采用交流阻抗谱和氢浓差电池方法研究了样品在600～1000 ℃下湿润氢气中的质子导电性能. 结果表明,在氢气气氛中600～1000 ℃范围,陶瓷样品质子迁移数约为1,几乎是一个纯质子导体,质子电导活化能为61.0 kJ·mol-1,最大质子电导率为1.6×10-2 S·cm-1,该样品在此实验条件下还具有良好的化学稳定性.     

固体氧化物燃料电池La0.7Sr0.3Cr1-xMnxO3-δ阳极性能研究

采用溶胶凝胶法制备了La0.7Sr0.3Cr1-xMnxO3-δ(x=0.3,0.4,0.5,0.6)系列阳极粉体。在1000℃下焙烧后,XRD结果显示粉体物相为单一的钙钛矿相。制备以La0.7Sr0.3Cr1-xMnxO3-δ为阳极,Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)为电解质,Pr0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ-SDC复合阴极的电解质支撑型固体氧化物燃料单电池。由扫描电子显微镜(SEM)观察表明单电池电解质致密,阳极孔径分布均匀,厚度约为20μm,多孔阴极厚度为10μm。采用直流四电极法测试以La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ为阳极用湿氢气作燃料时在800℃下获得最大输出功率为232.84 mW.cm-2,短路电流为0.92 A.cm-2。     

固相配位化学反应研究——ⅩⅩⅩⅩⅠ.[Co(NH_3)_5(H_2O)]Br_3,[Cr(NH_3)_5(H_2O)](NO_3)_3与无机盐KY(Y=Cl,Br,Ⅰ)的固相反应动力学研究

本文主要用气相色谱逸出气体分析方法,借助于红外、紫外可见漫反射谱等手段研究了[Co(NH_3)_5(H_2O)]Br_3、[Cr(NH_3)_5(H_2O)](NO_3)_3与无机盐KY(Y=Cl,Br,Ⅰ)的固相反应,计算了失水与失氨的动力学参数,发现第一步反应失水生成一取代中间产物,其活化能与外加阴离子无关,为S_N1过程。第二步失氨反应活化能与中心离子M以及取代基Y有关,当M=Co(Ⅲ)时,反应体系的失氨活化能大小有下列顺序:Cl>Br>Ⅰ(E值分别为187、155、98kJ·mol~(-1)),M=Cr(Ⅲ)时则正好相反:Ⅰ>Br>Cl(E值分别为213、146、79 kJ·mol~(-1))。     

水合烟酸钡的合成、±结构表征和热化学性质

选择烟酸和氢氧化钡作为反应物, 利用室温固相合成方法, 借助于球磨技术, 合成了一种新的化合物——水合烟酸钡. 利用化学分析、元素分析、FTIR和X射线粉末衍射等方法确定了它的组成和结构为Ba(Nic)2·3H2O(s). 利用精密自动绝热热量计直接测定了此化合物在78-400 K温区的摩尔热容. 在热容曲线上出现了一个明显的吸热峰, 通过对热容曲线的解析, 得到了相变过程的峰温、相变焓和相变熵分别为(327.097±1.082) K、(16.793±0.084) kJ·mol-1和(51.340±0.164) J·K-1·mol-1. 将该温区的摩尔热容实验值用最小二乘法拟合得到摩尔热容(Cp,m)对温度(T)的多项式方程, 并且在此基础上计算出了它的舒平热容值和各种热力学函数值. 另外, 依据Hess定律, 通过设计合理的热化学循环, 选择体积为100 mL、浓度为0.5 mol·L-1的盐酸作为量热溶剂, 利用等温环境溶解-反应热量计分别测量固相反应的反应物和产物在所选溶剂中的溶解焓, 利用溶解焓确定固相反应的反应焓为⊿rH0m=-(84.12±0.38) kJ·mol-1. 最后, 利用固相反应的反应焓和其它反应物和产物已知的热力学数据计算出水合烟酸钡的标准摩尔生成焓为⊿fH0m[Ba(Nic)2·3H2O(s)]=-(2115.13±1.90) kJ·mol-1.     

Ba0.4Sr0.6Ci1-xFexO3-δ系阴极材料的制备和表征

采用甘氨酸.硝酸盐(GNP)法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba0.4Sr0.6Co1-xFexO3-δ=0.0～0.8)系列粉体.利用XRD和SEM对材料的结构和微观形貌进行分析,用直流四端子法测量了烧结陶瓷体在中温(450～800℃)范围内的电导率.结果表明.制备的样品为单一钙钛矿相,随着Fe含量增加,XRD衍射峰值向高角度方向稍有偏移.电导率随着温度及Fe含量的变化出现极大值,在x<0.2时,Ba0.4Sr0.6Co1-xFexO3-δ系列烧结体在 (450～800℃)XE的电导率,随Fe掺入量的增大而增大,x=0.2样品的电导率最高,800℃时达244.7 S·cm-1,远超过文献报道值,进一步增大Fe含量导电性能变差.