纳米晶SrCe0.95Yb0.05O3—a烧特性的研究

本文采用柠檬酸盐法制备的ＳｒＣｅ０．９５Ｏ３－ａ纳米粉体。将ＳｒＣｅ０．９５Ｙｂ０．０５Ｏ３－ａ纳米粉于３ＭＰａ压力下压制成型,在不同温度下进行烧结,对ＳｒＣｅ０．３６Ｙｂ０．０５Ｏ５－ａ纳米粉烧结过程进行研究,实验结果表明：ＳｒＣｅ０．９５Ｙｂ０．０５Ｏ３－ａ纳米粉体样品片烧结收缩率随烧结温度升高而上升,于１３００－１４００℃烧结率最大,１５００℃样品片烧结收缩率达到相同条件常规粉体烧结收缩率的７倍,１６００℃所得样品片致密度达到最大。并用ＸＲＤ,ＳＥＭ等测试手段,对其烧结特性进行了表征。     

SrCe0.95 Yb0.05 O3-α的制备及其质子导电特性

利用固相反应法制备出固态质子导体SrCe0.95Yb0.05O3-α,并使用X射线衍射分析法及低频阻抗测量法对其电子结构和导电特性进行了研究.X射线分析结果表明,该物质为钙钛矿晶体结构,具有p型电子空穴和氧离子空穴.在低温下主要为电子导电,且电子导电率随温度的升高而增大.在含氢气环境中,当温度高于550 K时, SrCe0.95Yb0.05O3-α具有明显的质子导电性,随着温度的升高,质子导电性增强.当温度高于800 K时,质子是导体中的主要载流子,质子电导率可达4.5 mS/cm.     

超细SrCe0.95 Yb0.05O3-α质子导体的制备

利用溶胶-凝胶法合成了SrCe0.95Yb0.05O3-α超细粉体,运用热分析、电镜表征了粉体的性质与形貌.X射线粉末衍射表明1000℃即形成斜方钙钛矿结构,较高温固相反应合成温度降低了约400C,粉体的平均粒径为65nm,具有良好的烧结性能,可以得到相对密度超过97%的多晶陶瓷.     

SrCe_(0.95)Y_(0.05)O_3-δ在中温区的电化学性质及其在常压合成氨中的应用

SrCe0.95Y0.05O3-δ是一种高温质子导体，本研究采用溶胶—凝胶法合成了 SrCe0.95Y0.05O3-δ纳米粉体，并以该粉体烧制得固体复合氧化物电解质陶瓷，测 定了其在中温区间(400-600℃)的电导率，结果表明不同气氛对其电导率有很大影 响．用该陶瓷在固态质子传导电他中常压下以氮气和氢气为原料合成了氨，并研究 了影响氨合成的关键因素，确定了合适的工作温度，在常压下480℃时氨的产率可 达10^-9mol/(s.cm^-2)以上．     

Sm2O3掺杂CeO2纳米粉体的烧结动力学

对Sm2O3掺杂CeO2纳米粉体的烧结性能进行了研究, 得出等速烧结过程中试样的线收缩率、密度、气孔率随烧结温度的变化规律, 它们随烧结温度的变化均呈"S"型曲线关系, 利用非线性回归了等速烧结过程动力学方程. 结果表明, Sm2O3掺杂CeO2纳米粉体的烧结过程分为3个阶段, 当烧结温度低于1000 ℃时, 线收缩率与密度变化较小, 处于烧结的初期; 在1000～1400 ℃时, 随着烧结温度的升高, 线收缩率与体积密度急剧增大, 材料开始烧结并致密化; 当烧结温度高于1400 ℃时, 线收缩率与体积密度趋于一恒定值, 材料已经致密化. 由归一化速率方程可知, 在T=1225 ℃时, 材料的烧结致密化速率最大.     

La2O3对Yb3+掺杂的氧化钇透明激光陶瓷性能的影响

本文研究了La2O3的含量对(Yb0.05 Y0.95)2O3透明激光陶瓷的结构性能和烧结性能的影响.结果表明:随着La2O3含量的增加,拉曼光谱特征峰发生红移,声子能量降低,半高宽增大,相对强度先增大后减小;同时密度、相对密度和透过率都增大,陶瓷的晶粒减小,而当La2O3含量继续增加时,晶粒基本保持不变.但适量的La2O3掺杂量对(Yb0.05Y0.95)2O3透明激光陶瓷的发射性能影响不大.最合适的La2O3添加量为10at%,最合适的烧结温度为1700℃,最后样品的直线透过率可达到75%.     

Yb:Y_2O_3纳米粉体及陶瓷的制备和性能

以Y2O3和Yb2O3为原料,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了Yb:Y2O3纳米粉体,将该粉体成型后在1500℃烧结7 h获得Yb:Y2O3陶瓷。XRD测试结果表明,Yb:Y2O3纳米粉体的合成温度为800℃。扫描电镜分析表明,Yb:Y2O3粉体的平均直径为40 nm左右。差热-热重分析表明,Yb:Y2O3纳米前驱粉体中柠檬酸和硝酸等在300℃左右分解。荧光光谱分析发现Yb:Y2O3陶瓷的最强荧光发射峰位于1030 nm,是Yb3+的2F7/2-2F5/2谱项导致的荧光发射。     

质子导体SrCe0.9Y0.1O3-α的柠檬酸法合成研究

采用柠檬酸液相法合成了钙钛矿相SrCe0.9 Y0.1 O-α跃粉体，将所制粉体模压成型后在1450℃烧结10h得到陶瓷膜片。对粉体合成的热处理过程进行了DSC／TG，XRD研究，通过SEM观察了粉体及膜片的微观结构。结果表明，用柠檬酸液相法制备的螫合前驱体在热处理形成srCe0.9 Y0.1 O3-α的过程中，先出现了YxCe1-x O2-x／2复合氧化物、SrCO3及反尖晶石结构的Sr2CeO4相，在1100℃可以完令转变为SrCe0.9 Y0.1 O3-α钙钛矿相；这种方法比传统固相法的合成法温度低，粉体一次粒子粒径小于1μm，分散性差，但烧结性能良好。     

Conductivity and chemical stability of SrCe0.92Nb0.03Tm0.05O3-δ membrane prepared by modified sol-gel method

SrCe0.92 Nb 0.03 Tm0.05 O 3-δ powders were synthesized by a modified sol-gel method using citrate as a chelating agent.X-ray diffraction(XRD) analysis verified SrCe 0.92 Nb 0.03 Tm 0.05 O 3-δ powders and membranes consisting of a single perovskite phase.The morphologies of the sintered membranes were investigated by using scanning electron microscopy(SEM) technique.Stability tests demonstrated that the Nb introduction into doped strontium cerate greatly enhanced the chemical stability.Electrical conductivities of SrCe 0.92 Nb 0.03 Tm 0.05 O 3-δ and SrCe 0.95 Tm 0.05 O 3-δ were measured by the four-point DC method under 10% H 2 /He atmosphere and temperatures(700-900℃).With a maximum conductivity of 0.0067 S cm-1 at 900℃,the total electrical conductivity of SrCe 0.92 Nb 0.03 Tm 0.05 O 3-δ increases with increasing temperature.The H 2 permeation flux of SrCe 0.92 Nb 0.03 Tm 0.05 O 3-δ is 0.035 mL cm-2 min-1 when 40% H 2 /He and Ar were used respectively as the feed and sweeping gases at 900℃.     

(ZrO2)0.86(Sm2O3)0.14纳米粉体的水热法合成及其烧结体的电性能

以湿化学法制得Zr(OH)4和Sm(OH)3的共沉淀为前驱体,在碱性介质中用水热法合成了(ZrO2)0.86(sm2O3)014及(ZrO2)0.88(Sm2O3)0.12纳米粉体.将纳米粉体在较低温度(1450℃)下烧结制得了致密的固体电解质陶瓷样品,比通常高温固相反应法采用的烧结温度(＞1600℃)降低了150℃以上.XRD测定结果表明,(ZrO2)0.86(Sm2O3)0.14纳米粉体及其烧结体均为立方相,但(ZrO2)0.88(Sm2O3)0.12纳米粉体为立方相,它的烧结体为立方相和单斜相的混合相.用交流阻抗谱法、氧浓差电池法及氧泵(氧的电化学透过)法研究了(ZrO2)0.86(Sm2O3)0.14陶瓷样品在600～1000℃下的离子导电特性.结果表明,该陶瓷样品在600～1000℃下氧离子迁移数为1,氧离子电导率的最大值为3.2×10-2 S·cm-1,是一个优良的氧离子导体;它的氧泵性能明显地优于YSZ.     

SrCe0.9Yb0.1O3-α陶瓷的导电性

以高温固相反应法合成了质子导电性氧化物陶瓷SrCe0.9Yb0.1O3-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.以陶瓷样品为固体电解质、多孔性铂为电极,采用交流阻抗谱技术和气体浓差电池方法分别测定了样品在600～1000 ℃下、干燥空气及湿润氢气中的电导率及离子迁移数,研究了样品的离子导电特性.结果表明,在600～1000 ℃下干燥空气中,陶瓷样品的最大电导率为0.026 S·cm-1,氧离子迁移数为0.03～0.2,是一个氧离子与空穴的混合导体;在湿润氢气中,陶瓷样品的最大电导率为0.015 S·cm-1. 600～800 ℃时,陶瓷样品的质子迁移数为1,是一个纯的质子导体,而在900～1000 ℃时,陶瓷样品的质子迁移数为0.91～0.97,是一个质子与电子的混合导体,质子电导占主导.     

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.     

BaCe0.5Zr0.4Y0.1O3-α的溶胶-凝胶法制备及其电性能

采用溶胶-凝胶法, 以低于固相合成法150～250 ℃的温度进行烧结, 分别制备了BaCe0.9Y0.1O3-α和BaCe0.5Zr0.4Y0.1O3-α固体电解质. 应用AUTOLAB PGSTA 30型电化学工作站测定了两种电解质在不同温度下的阻抗谱, 在350～800 ℃范围内电导率分别为1.62×10-4～6.43×10-3 S·cm-1, 2.52×10-5～3.73×10-3 S·cm-1, 电导激活能分别为0.54和0.84 eV. 同时用高温固相合成法合成了BaCe0.9Y0.1O3-α质子导体, 在相同条件下其电导率为1×10-4～4×10-3 S·cm-1, 激活能为0.50 eV. 实验结果表明 用溶胶-凝胶法得到的材料在烧结温度低于固相合成法150～250 ℃的情况下, 制备出的样品电导率高;对于同一质子导体BaCe0.9Y0.1O3-α, 用Zr代替部分Ce, 固体电解质的电导率明显降低.     

SrCe0.9Yb0.1O3-α陶瓷的导电性

以高温固相反应法合成了质子导电性氧化物陶瓷SrCe0 .9Yb0 .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 .以陶瓷样品为固体电解质、多孔性铂为电极 ,采用交流阻抗谱技术和气体浓差电池方法分别测定了样品在60 0～ 10 0 0℃下、干燥空气及湿润氢气中的电导率及离子迁移数 ,研究了样品的离子导电特性 .结果表明 ,在 60 0～ 10 0 0℃下干燥空气中 ,陶瓷样品的最大电导率为 0 .0 2 6S·cm-1,氧离子迁移数为 0 .0 3～ 0 .2 ,是一个氧离子与空穴的混合导体 ;在湿润氢气中 ,陶瓷样品的最大电导率为 0 .0 15S·cm-1.60 0～ 80 0℃时 ,陶瓷样品的质子迁移数为 1,是一个纯的质子导体 ,而在 90 0～ 10 0 0℃时 ,陶瓷样品的质子迁移数为 0 .91～ 0 .97,是一个质子与电子的混合导体 ,质子电导占主导     

新的燃烧工艺合成BaCe0.95Y0.05O3-δ纳米粉

应用基于pechini法改进的新的燃烧法合成了具有单一组成的BaCe0.95Y0.05O3-δ纳米粉体.用柠檬酸和乙二醇做金属离子螯合剂制得复合前驱物溶胶.在硝酸和氨水存在的条件下燃烧复合前驱物溶胶得到粒度小于100nm,形状均匀具有钙钛矿结构的BaCe0.95Y0.05O3-δ纳米粉体.通过调节硝酸和氨水的用量可以控制粉体的粒度,柠檬酸和乙二醇的用量影响产物中碳酸盐的含量.     

BaCe_(0.8)Y_(0.2)O_(3-α)的溶胶-凝胶法合成及其电性能

用溶胶-凝胶法合成了BaCe_(0.8)Y_(0.2)O_(3-α)固体电解质前驱体，并以低 于通常固相反应150～250 ℃的温度（即1400～1500 ℃）进行了烧结。以烧结体样 品为固体电解质、多孔性铂为电极，组成氢及氧浓差电池、氢-空气燃料电池，测 定了BaCe_(0.8)Y_(0.2)O_(3-α)烧结体的质子和氧离子迁移数以及燃料电池的性 能，并与高温固相反应法合成的样品进行了比较。结果表明，烧结温度能显著影响 溶胶-凝胶法合成样品的质子迁移数及燃料电池性能。烧结温度≥ 1450 ℃时，质 子迁移数近似为1，燃料电池性能亦较高，烧结温度< 1450 ℃时，质子迁移数< 1 ，燃料电池性能亦较低。在1400～1500 ℃烧结的样品中，1450 ℃下烧结的样品具 有最高的电池性能，接近于高温固相反应法合成的样品。     

Ce0.8Sm0.2O1.9的尿素燃烧法合成与性能

采用以尿素为燃料的燃烧合成法制备Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)氧离子导体材料, 对燃烧合成粉体的物相和显微形态进行了表征, 并研究了燃烧法合成SDC的烧结性能以及烧结体的导电性能. 研究结果表明, 采用尿素燃烧法合成SDC具有简便高效和合成粉体烧结活性高的优点. 经过燃烧过程后即可得到立方萤石结构的纯相SDC粉体, 合成粉体的分散性良好, 为50~150 nm的球形颗粒, 具有高的烧结活性, 在1250 ℃的烧结温度下, 陶瓷样品的相对密度可达到95.1%. 在600和800 ℃的测试温度下, 烧结温度为1250 ℃的陶瓷样品的电导率分别达到5.4×10-2和1.0×10-1 Ω-1·cm-1.     

纳米(Y0.95Eu0.05)2O3及其SiO2气凝胶介孔组装体的制备与光致发光

采用尿素溶胶法合成(Y0.95Eu0.05)2O3纳米粉,用超临界干燥技术制备了n-(Y0.95Eu0.05)2O3/SiO2气凝胶介孔组装体。结果表明,当Y3+∶　Eu3+=20∶　1,均相反应时间为4 h,且经680℃、 4 h灼烧热处理后得到的n-(Y0.95Eu0.05)2O3中, 光致发光强度最大（发光峰位于612 nm),以Si与 2Y摩尔比为1∶　7的n-(Y0.95Eu0.05)2O3/SiO2气凝胶介孔组装体,经同样条件热处理后,光致发光强度达不到n-(Y0.95Eu0.05)2O3的红光发射强度,而且峰位出现红移（发光峰在616 nm）。对产生上述发光强度减弱和峰位红移现象进行讨论。     

新型固体电解质La2Mo2O9的制备及其性能

用固相法制备了新型固体电解质La2Mo2O9, 用热膨胀仪、 X射线衍射仪和Raman光谱分析了La2Mo2O9相的形成过程. 用交流阻抗谱和热膨胀仪对合成样品的电学和热学性能进行了研究, 分析了热处理温度对La2Mo2O9相的形成过程和电学性能的影响, 确定了样品获得高电学性能的最佳条件. 研究结果表明: 600 ℃时样品中开始形成La2Mo2O9相, 700 ℃以上烧结的样品可获得具有完整氧空位的La2Mo2O9相. 900 ℃烧结10 h可获得具有高密度和高电导率的La2Mo2O9氧离子导体. 样品的电学性能随烧结温度的升高而增大, 900 ℃时烧结的样品在800 ℃时的电导率为0.067 S·cm-1, 远高于同温度下YSZ的电导率, 与晶粒电阻相比, 晶界电阻非常小. 用热膨胀仪测得La2Mo2O9在555 ℃时有一个一级相变, 对应α-La2Mo2O9到β-La2Mo2O9的相变.     

Ba0.95Ce0.9Y03-α固体氧化物燃料电池性能

以Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α为固体电解质,Pt为电极,组成氢-空气燃料电池,测定了该电池600～1000℃下电流-电压特性、电极极化特性和电解质中各电荷载流子(质子、氧离子、电子空穴)迁移数及其电导率.实验表明,该电池放电性能良好,能稳定地输出电能,1000℃时的最大输出电流密度为680 mA@cm-2.正、负Pt电极极化特性很小,放电时的电压耗损主要由电解质电阻产生.在氢-空气燃料电池条件下,Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α显示混合离子(质子+氧离子)导电性.随着温度升高,质子迁移数减小而氧离子迁移数增大,当温度为780℃时,质子和氧离子迁移数相同(0.46),在低于780℃时,质子电导占优势,而在高于780℃时,氧离子电导占优势.