Li1+δNi1-xCoxO2-yFy的合成与电化学性能研究

采用固相反应法在空气气氛下合成了同时掺杂Co阳离子和F阴离子的镍系正极材料Li_1+δNi_1-xCo_xO_2-yF_y(0≤δ≤0.2, 0≤x≤0.5, 0≤y≤0.1),考察了不同来源的镍源为原料对目标材料性能的影响,并采用XRD, SEM, TEM, BET,激光粒度分布,电化学性能测试等手段对该材料进行了表征.结果表明,在正极材料LiNiO₂中同时掺杂Co阳离子和F阴离子后合成的Li_1+δNi_1-xCo_xO_2-yF_y镍系正极材料具有完整的层状结构、均一的表面形貌、较好的粒径分布和良好的电化学性能.在20～25℃,充放电电流为0.15～0.25 mA,截止电压为4.25～2.70 V,充放电速率为0.2～0.5 C,电流密度为0.2～0.5 mA/cm²条件下,LiNi_0.8Co_0.2O_1.95F_0.05的首次充放电容量分别达到165.70 mAh/g和146.10 mAh/g,而且循环稳定性能良好,在恒流充放电循环50次后,其可逆放电容量大于140 mAh/g.这主要归因于具有较高电负性的F阴离子的掺入改善了正极材料的结够稳定性和Co与F离子的协同作用.该正极材料初步显示了实际应用的可能性.     

La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3钙钛矿复合氧化物的GNP法合成与导电性能

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成出La_0.6Sr_0.4Co_1-yFe_yO₃(y=0～1.0)体系复合氧化物,对合成产物的结构、烧结性能和导电性进行了表征.研究结果表明,不同n(Co)/n(Fe)比的合成粉料中形成菱形六面体钙钛矿结构,合成粉料的颗粒细小均匀.在室温～900℃范围内,La_0.6Sr_0.4CoO₃(y=0)的电导率随温度的升高而单调降低,其它n(Co)/n(Fe)比的样品电导率随着温度升高到600℃附近时达到最大值.在低温段,La_0.6Sr_0.4Co_1-yFe_yO₃体系的导电行为符合小极化子导电机制,导电活化能随n(Co)/n(Fe)比的降低而增大.与常规固相合成法相比,甘氨酸-硝酸盐法制备的La_0.6Sr_0.4Co_1-yFe_yO₃具有更高的烧结活性和电导率.     

LaFe1-xNixO3甲烷燃烧催化剂的制备及其性能研究

采用共沉淀法制备单钙钛矿型催化剂LaFe_1-xNi_xO₃（x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0）系列催化剂,其结构和性能经XRD、 BET、 H₂-TPR和TG-DSC。以催化甲烷燃烧为目标反应,考察不同Ni₂₊掺杂量对催化活性的影响。结果表明：不同掺杂量的Ni₂₊对该系列催化剂性能影响较大,催化活性均呈现先变大后变小的趋势,其中LaFe_0.6Ni_0.4O₃催化剂的比表面积为13.4 m₂·g^-1,催化活性最好,起燃温度T_10%为402 ℃,完全转化温度T_90%为542 ℃。     

甘氨酸-硝酸盐法制备中温SOFC电解质及电极材料

采用一种新的燃烧合成陶瓷粉末的方法--甘氨酸-硝酸盐法合成中温SOFC所有元件的初始粉体,电池的电解质材料是(CeO₂)x(SmO_1.5)_{1-x(x=0.9,0.85,0.8),阳极材料是掺(CeO2)0.8(SmO1.5)0.2(SDC)的NiO,阴极材料是SDC与La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3的复合材料.其中以(CeO2)0.9(SmO1.5)0.1为电解质的单电池性能最好,在750℃时短路电流密度为0.5A/cm²,最大功率密度达0.104W/cm².通过SEM结果分析,掺杂摩尔分数20%SmO1.5的电解质晶界非常明显,而掺杂10%的电解质晶界有很强的融合消失的趋势.}     

氟掺杂对可逆固体氧化物电池性能的影响及相关动力学研究

可逆固体氧化物电池(RSOC)表现出优异的热力学和动力学性质,被认为是一种很有前途的能量转换装置.制备了两种RSOC电极材料La_0.6Sr_0.4Fe_0.8Co_0.2O₃ (LSFC)和La_0.6Sr_0.4Fe_0.8Co_0.2F_0.1O_2.9 (F_0.1-LSFC),对比了F掺杂对电池放电和电解性能的影响并对电极表面动力学反应进行探究.研究表明F掺杂可降低B位元素价态、提高材料氧空位浓度,进而提高电池性能.700℃,30%H₂O/H₂燃料下,由F_0.1-LSFC组成的RSOC的最大功率密度为234.3 m W·cm^-2,约为LSFC组成的RSOC的1.7倍.并且在1.3 V下,由LSFC和F_0.1-LSFC组成的RSOC...     

LaMnxFe1-xO3催化剂的制备及其对甲烷燃烧的催化性能

采用共沉淀法,以（NH₄）₂CO₃为沉淀剂制备钙钛矿型催化剂LaMn_xFe_1-xO₃（x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0）,其结构和性能经XRD、 BET、 H₂-TPR、 SEM和TG-DSC表征。以催化甲烷燃烧为目标反应,考察了其催化性能,研究不同量离子掺杂对催化剂性能影响。结果表明：随着Mn离子掺杂量增加,催化剂的比表面积先变大后变小;LaMn_0.2Fe_0.8O₃的比表面积为42.1 m²·g^-1,催化活性最好,起燃温度T_l0%为400 ℃,完全转化温度T_90%为550 ℃。     

La-Nd-Y-Ni系A5B19型退火合金的相结构及储氢与电化学性能研究

稀土元素对超点阵结构RE-Mg(Y)-Ni系AB_3.0-4.0型合金的储氢和电化学性能具有重要的影响。制备了新型A₅B₁₉型La-Y-Ni系退火合金La_0.4-xNd_xY_0.6Ni_3.52Mn_0.18Al_0.1(x=0～0.4),利用XRD,SEM,XPS,气-固反应储氢及电化学方法系统研究了Nd对合金相组成、储氢性能和电化学性能的影响规律和作用,并观察分析了电极表面的腐蚀形貌与产物组成。结果表明：随Nd元素增加,合金中A₅B₁₉型主相丰度逐渐提高,其中3R-Ce₅Co₁₉型相丰度达到70%。该合金具有良好的气体吸氢动力学和储氢PCT曲线平台特性。随Nd元素增加,合金最大储氢量达到1.38%～1.46%(质量分数),吸氢平台压从0.02 MPa逐渐升高至0.064 MPa。电化学分析表明：含Nd合金电极具...     

阴极支撑型固体氧化物燃料电池的制备与测试

采用固相反应法合成A缺位的(La_0.8Sr_0.2)_0.95MnO₃(LSM95)作为阴极材料,Zr_0.9Sc_0.1SO_1.95(SSZ)商业粉体作为电解质材料,溶胶-凝胶法合成的La_0.8Sr_0.2Cr_0.5Mn_0.5O₃-(LSCrM)作为阳极电催化材料,利用流延、共烧结及浸渍法得到结构为LSCrM-CeO₂|SSZ|3YSZ-LSM95的阴极支撑型固体氧化物燃料电池,分别在氢气气氛和甲烷气氛中进行电化学性能测试. 结果表明,浸渍0.11 g·cm ^-2 CeO₂的LSCrM-CeO₂|SSZ|3YSZ-LSM95单电池在以CH₄为燃料时,600、650、700、750和800 ^oC下的功率密度分别为1.68、4.70、12.40、28.08和54.78 mW·cm ^-2,表现出一定的电化学性能和较好的稳定性.     

LaNi1-xFexO3钙钛矿型氧化物的制备与光催化降解性能

通过溶胶-凝胶法制备系列LaNi_1-xFe_xO₃（x=0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6和0.8）钙钛矿型氧化物光催化材料,采用X射线衍射进行结构表征,以甲基橙的降解率作为催化剂活性的评价指标,探究了实验条件对光催化活性的影响。结果表明,少量掺杂Fe³⁺可提高LaNiO₃的光催化活性,在所有样品中LaNi_0.95Fe_0.05O₃的光催化活性最高;当催化剂用量为1.0 g﹒L^-1时,对浓度为10 mg﹒L^-1的甲基橙溶液的光催化效果最佳,可见光照射120 min的降解率高达98.9%,5次重复使用后的降解率仍可达84.6%,具有稳定高效的重复利用性。      

La3+掺杂CaFe2O4材料的制备及室温检测超低浓度甲醛

采用静电纺丝法成功制备了La³⁺掺杂CaFe₂O₄材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对La³⁺掺杂CaFe₂O₄材料的结构和形貌进行了表征。随后,研究了La³⁺的掺杂量(质量分数)对CaFe₂O₄气敏性能的影响。研究表明,3%La³⁺掺杂CaFe₂O₄材料在室温下对100μL·L^-1甲醛的响应最高(R_a/R_g=14.1)。更为重要的是,对甲醛的最低检测限低至0.1 nL·L^-1,并且响应/恢复时间仅为4.3 s/8.4 s。     

不同价态金属掺杂对La2O3(001)表面上甲烷活化影响的研究(英文)

La₂O₃因具有优异的稳定性和较高的C₂烃选择性,因此,常被用于催化甲烷氧化偶联反应,而较差的甲烷解离活性却限制了其广泛应用。为了提高镧基催化剂活化甲烷的性能,将不同价态的金属掺杂在La₂O₃(001)表面,并采用密度泛函理论方法对CH₄在催化剂表面的活化行为进行了研究。结果表明,低价态金属(Li、Na、K、Mg、Ca、Sr和Ba)和等价态金属(Al、Ga、In)的掺杂可以显著提高La₂O₃(001)表面的CH₄解离活性。其中,CH₄在Li-La₂O₃(001)表面解离的活化能最低,仅为13.0 kJ/mol。而高价态金属(Zr、Nb、Re和W)掺杂不能提高La₂O₃(001)表面的CH₄解离活性。此外,通过研究催化剂表面氧空位形成能、酸碱性与CH_4<...     

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.     

SrFe0.6Cu0.3Ti0.1O3-δ混合导体透氧材料的稳定性

利用柠檬酸络合法制备了SrFe(Cu,Ti)O_3-δ混合导体透氧材料。 采用XRD、O₂-TPD、H₂-TPR、SEM等测试技术考察了材料的稳定性。 结果表明,SrFe_0.7Cu_0.3O_3-δ在低氧压下会发生相分解,产生SrCuO₂杂相,而掺杂Ti后的SrFe_0.6Cu_0.3Ti_0.1O_3-δ在低氧压下保持单一的钙钛矿结构。 H₂-TPR和O₂-TPD的测试表明,Ti⁴⁺的掺杂提高了材料的氧脱附起始温度和其它金属离子的还原温度。 SrFe_0.6Cu_0.3Ti_0.1O_3-δ膜在透氧过程中,会有Cu²⁺和Sr²⁺从钙钛矿结构中析出,在原晶粒边界形成新的小晶粒,但这种轻微的组分偏析没有影响到材料的透氧量,此透氧膜在66 h的操作过程中显示了良好的稳定性。     

Lu(La)2O3微米晶中提高Bi3+离子下转换蓝光发光性能的研究

采用尿素沉淀法制备一系列Bi³⁺/La³⁺共掺Lu₂O₃和Bi³⁺/Lu³⁺共掺La₂O₃微米晶。在掺杂Bi³⁺离子的Lu₂O₃微米晶中,C₂位点的Bi³⁺离子可以将吸收的能量转移给S₆位点的Bi³⁺离子。同时,在Lu₂O₃:1%Bi³⁺,0～5%(摩尔分数,下同)La³⁺微米晶中,372和337 nm(C₂和S₆位点的Bi³⁺离子)紫外光的激发下,Bi³⁺离子的发射峰强度随着La³⁺离子掺杂浓度的增加而增加,掺杂5%La³⁺时与不掺杂La     

尺寸可控Zn1.4Ga1.97-2xO4∶1.5%Cr，xIn近红外发光长余辉纳米颗粒的制备及其光学性质

采用一步水热法,通过In³⁺的掺杂,获得了尺寸可控的近红外(NIR)发光ZGO∶1.5%Cr,xIn(Zn_1.4Ga_1.97-2xO₄∶1.5%Cr,xIn,x=0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)长余辉纳米颗粒(PLNPs),考察了In³⁺掺杂量对ZGO∶1.5%Cr,xIn PLNPs尺寸大小、余辉发光性能以及晶体结构的影响。In³⁺的掺杂不仅能有效控制ZGO∶1.5%Cr,xIn PLNPs尺寸,还可以增强发光和余辉时间。结果表明,当In³⁺掺杂量为0.2%时,ZGO∶1.5%Cr,0.2%In PLNPs平均粒径为13.79 nm,分布最为均匀,粒径最小,NIR发光最强,余辉时间超过5 d,可通过LED灯再激发。In³⁺的掺杂对ZGO∶1.5%Cr,xIn PLNPs的晶体结构无影响,均为纯相的尖晶石结构。     

纳米晶(CeO2)1-x(BiO1.5)x固溶体的水热合成与离子输运性质研究

在240℃水热体系中首次合成出系列纳米晶固溶体(CeO₂)_1-x(BiO_1.5)_x(x=0.0～0.50).产物采用X射线衍射,扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪进行表征.Bi₂O₃在CeO₂中的固溶限约为50%.所有固溶体结晶属立方萤石结构,粒度范围为10～18nm.当Bi₂O₃掺杂量小于固溶限时,于800℃烧结不会导致结构转变.而对于(CeO₂)_0.5(BiO_1.5)_0.5,于800℃在空气中烧结将导致固溶限降低.Bi₂O₃含量低于固溶限时,固溶体只具有体电导,而(CeO₂)_0.6(BiO_1.5)_0.4的总电导可分为体电导和晶界电导.体电导为氧离子,而晶界为来自电极的银离子.     

纳米晶材料SrMgxTi1-xO3的合成与表征

采用硬脂酸法合成纳米晶SrMg_xTi_1-xO₃(x=0.1～0.5)材料.用DTA,TG,XRD,IR,XPS和TEM进行表征.结果表明,粉末粒径d随SrMg_xTi_1-xO₃中镁含量、烧结温度和烧结时间的改变而变化;烧结所产生的粉末粒度分布均匀、大小适中;Mg²⁺部分替代SrTiO₃的Ti⁴⁺后,O的1_s光谱随着Mg²⁺含量的不同而发生变化.     

PO43-掺杂和AlF3包覆协同增强Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料电化学性能

本研究采用PO₄^3-掺杂和AlF₃包覆的协同改性策略制备了P-LNCM@AlF₃正极材料(P=PO₄^3-,LNCM=Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂),提高了LNCM的结构稳定性以及抑制了界面副反应。其中,大四面体的PO₄^3-聚阴离子掺杂在晶格中抑制了过渡金属离子的迁移,降低体积变化,从而稳定了晶体结构,而且PO₄^3-掺杂能够扩大锂层间距,促进Li⁺的扩散,从而提升材料的倍率性能。此外,AlF₃包覆层能抑制材料与电解液的副反应从而提升界面稳定性。基于以上优势,P-LNCM@AlF₃正极表现出了优异的电化学性能。在1C电流密度下表现出了179.2 mAh·g^-1     

Co/La-Ga-O复合氧化物用于催化二氧化碳加氢制乙醇

以LaCo_1-xGa_xO₃为前驱体,还原后得到的Co/La₂O₃-La₄Ga₂O₉复合氧化物催化剂,用于CO₂加氢直接制乙醇。通过XRD、XPS、TPD和TEM等技术对催化剂结构进行了表征,采用微型固定床反应器在230-290℃、3 MPa、空速（GHSV）为3000 mL/（g_cat·h）和H₂/CO₂进料物质的量比为3.0的条件下,考察了该Co/La-Ga-O复合氧化物用于CO₂加氢制乙醇的催化性能。结果显示,该Co/La-Ga-O复合氧化物催化剂对生成乙醇具有很高的选择性。与LaCoO₃相比,Ga的掺杂可抑制甲烷的形成,促进醇类（特别是乙醇）的生成。当Co/Ga比为7：3时,还原后的LaCo_1-xGa_xO₃催化剂体现出最好的催化性能,CO₂转化率为9.8%,总醇选择性达到74.7%,其中,液相产物中的乙醇质量分数可达到88.1%。基于实验结果推测,该催化剂上Co⁰和Co^δ+的协同作用促使CO₂选择性加氢生成乙醇。     

可逆单部件燃料电池双功能催化剂La0.5Sr0.5Co0.2Fe0.8O3的制备及电化学性能研究

利用SBA-15硬模板合成La_0.5Sr_0.5Co_0.2Fe_0.8O₃(LSCF)钙钛矿材料,通过研究LSCF的电化学性能,探究制备溶剂(甲醇/乙醇)对LSCF结构、表面性质及电化学性能的影响。结果表明,乙醇溶剂制备的LSCF具有更大的比表面积和更多的氧空位浓度,从而表现出更高的电导率以及对氧还原反应(ORR)和氢氧化反应(HOR)更好的催化活性。这是因为乙醇溶剂制备的LSCF具有更多的Co²⁺/Co³⁺和Fe²⁺/Fe³⁺电子对,促进了材料的电子传导。此外,对于HOR,电极反应的速率控制步骤(RDS)是吸附的氢原子转移到反应位点;吸附的氧原子在LSCF上的还原是ORR反应的RDS。此外,由乙醇溶剂制备的LSCF组成的可逆单部件电池(RSCC)具有更好的放电和电解水性能。700℃,H₂-30%H₂O燃料下,RSCC的最大功率密度为232.9 m W...