纤维状TiO2／Bi2O3光催化剂的制备及其光催化性能

研究了SrCo0．7Fe0．2Mo0．103-δ（SCFM）材料的相组成、微观结构、热膨胀系数、氧渗透性能和化学稳定性,其结果和文献中的SrCo0．8Fe0.2O3-δ（SCF）做了对比．通过EDTA-citric混合方法成功获得了纯相SCFM材料．SCFM材料在500-1050℃显示出比SCF材料更低的热膨胀系数（24×10^-6-29×10^-6／K）,表明其具有一种更稳定的结构,尽管由于Mo掺杂造成其透氧率比SCF材料低,但是SCFM的透氧率仍然维持在一个较高水平．证实SCF中的Mo掺杂能够阻止晶格中的有序-无序转变,提高了其在CO2下的化学稳定性．     

钙钛矿型SrxBi1-xFeO3-δ混合导体透氧膜

采用固相反应法合成了SrxBi1-xFeO3 -δ系列混合导体透氧膜材料 ,对其透氧性能进行了测定 .应用XRD ,O2 TPD等技术对材料的晶体学结构与性质进行了表征 .解释了SrxBi1-xFeO3 -δ系列材料异常的晶体学规律 ,并将其与透氧规律进行了关联 .通过对关口尺寸、晶胞自由体积及金属 氧平均键能的计算与分析 ,提出了当1 -x≤ 0 .5时 ,透氧量的大小取决于氧在体相中的迁移速率 ;当 1 -x≥ 0 .5时 ,透氧量取决于氧空穴的浓度 .同时对Sr0 .5 Bi0 .5 FeO3 -δ的相稳定性进行了研究 ,指出其高化学稳定性的原因主要归结于稳定的BO6八面体基本骨架形式 .     

铁掺杂浓度对Bao.5Sr0.5CoxFe1-xO3-δ混合导体膜性质的影响

用湿化学法合成了Ba0.5Sr0.5CoxFe1-xO3-δ系列混合导体透氧膜材料,并用XRD,O2-TPD,H2-TPR和透氧测定等手段考察了铁离子掺杂浓度对导体膜相结构及其稳定性、氧脱附性能和透氧能力等的影响.在氧浓度为2.13×104～0.1 Pa的范围内,x=0.2～0.8时材料保持为立方钙钛矿结构.铁含量的增加有利于材料钙钛矿结构在低温的稳定化,并提高了材料的热化学稳定性.然而,导体膜的透氧量却随着铁含量的增加而减小.这可能是由于导体膜表面的氧交换动力学过程在透氧速率控制步骤中的分量随铁含量的增加而变大之故.     

氧缺位的磁铁矿型化合物转化CO2成C的研究

在高温 (92 3K)下分解 Fe C2 O4制备了阳离子缺位的磁铁矿 (Fe3 O4 δ,0≤δ<1 ) ,并用 H2 还原使它变为氧缺位的磁铁矿 (Fe3 O4-δ,0 <δ<1 )。在 62 3K下研究了氧缺位磁铁矿对 CO2 分解成 C的反应性能 ,发现 CO2 几乎 1 0 0 %地转化成 C,CO2 中的氧以 O2 -形式被磁铁矿的氧缺位捕获 ,变成化学计量的 Fe3 O4。 XRD、M ssbauer谱及热失重和化学分析表明 ,H2 还原磁铁矿的时间愈长 ,缺氧程度愈大 ,分解 CO2 的活性愈高 ,Fe3 O4-δ、FeδO(0 <δ<1 )和 α- Fe是 CO2 分解的活性相。     

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La1-xSrxCu0．9Fc0．1O2．5-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La1-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。DTA结果证明La1-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La1-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La1-xSrxCu0．9Fe0．1O2．5-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，La1-xSrxCu0．9Fe0．1O2．5-δ的电导率最高，电导活化能最小。     

在透氧膜反应器中进行甲烷氧化偶联反应的研究

 混合导体透氧膜是一类同时具有电子和氧离子两类导电性的陶瓷膜．在高温下，氧会以氧离子的形式透过透氧膜，因此在膜表面存在丰富的氧物种（O－，O－2，O2－2和O2－），这些氧物种能够提高甲烷氧化偶联（OCM）反应的C2选择性．采用挤压的方法制备出致密的Ba0．5Sr0．5Co0．8Fe0．2O3－δ（BSCFO）透氧膜管，并考察了此透氧膜管对OCM反应的催化性能．发现BSCFO的C2生成速率比La0．6Sr0．4Co0．8Fe0．2O3－δ（LSCFO）和La－Ba－Co－Fe－O（LBCFO）要高得多，其原因主要是由于BSCFO中的氧空缺浓度比较高．高的氧空缺浓度不仅能够加速氧离子的传输，而且能够提高甲烷分子的活化速度，所以BSCFO具有比LSCFO和LBCFO更好的催化性能．C2生成速率随着反应温度及原料气中甲烷浓度的升高而升高，C2选择性取决于氧离子结合与OCM反应竞争的结果，高的氧离子结合速率会降低C2选择性．甲烷转化率随着富氧侧氧分压的升高而升高，但C2选择性则随着氧分压的升高而降低．这说\r\n明在OCM过程中气相反应起着重要的作用．     

Effect of dopant valence on the oxygen desorption and oxygen permeability of SrCo0.4Fe0.5M0.1O3-δ （M -Ni,Al and Zr） mixed-conducting oxides

The effect of dopant valence on oxygen desorption and oxygen permeability of SrCo0.4Fe0.5M0.1O3-δ （M = Ni, Al and Zr） mixed-conducting oxides were investigated in detail by O2-TPD and oxygen permeation measurement. The SrCo0.4Fe0.5M0.1O3-δ for M = Fe, Ni, Al and Zr were denoted as SCF, SCFN, SCFA and SCFZ, respectively. O2-TPD analysis revealed that the amount of α oxygen desorption decreased with increasing the valance of doped metal elements （SCFN 〉 SCFA SCF 〉 SCFZ）. The oxygen permeation flux at the temperature ≈igher than 1148 K decreased in the order of SCFN 〉 SCF 〉 SCFZ 〉 SCFA. Single activation for oxygen permeation was observed for SCFZ oxide and the activation energies of SCF and SCFA change at around 1073 K, while the change temoerature of SCFN was about 1173 K.     

Fe3+δO4的制备及CO2完全分解成碳的研究

在低温(358K)下用空气氧化Fe(OH)2悬浮液制备了阳离子缺位的磁铁矿(Fe3+δO4, 0.2>δ>0)。在563K下用H2还原活化Fe3+δO4制得了阳离子过量的磁铁矿(Fe3+δO4, 0.2>δ>0), 并考查了不同温度和气氛下该磁铁矿的稳定性。研究了CO2在Fe3+δO4上563K下的分解活性, 发现CO2几乎100%地还原成碳, 氧被以O^2^-离子形式转移给了Fe3+δO4, 而变成化学计量的Fe3O4。磁铁矿阳离子过量程度越大, 分解CO2的活性越高, 分解的量也越大。     

铁酸铜在形成氧缺位体过程中的失氧机理

铁酸铜是一种很有前景的用于热化学循环分解水制氢的材料．用晶体的结构化学理论分析了具有尖晶石结构的铁酸盐在形成相应的氧缺位体前后的阳离子分布;并通过差热-热重分析研究了CuO,Fe2O3,CuFe2O4以及掺杂Ni,Mn,Zn等元素的铁酸铜在升温过程中的失氧机理．结合理论分析和实验结果,提出铁酸铜在形成氧缺位体过程中的失氧机理与其他铁酸盐不同,其失氧过程中由Cu（Ⅱ）→Cu（Ⅰ）引起的失氧占主导作用;而其他铁酸盐形成氧缺位体过程中Fe（Ⅲ）→Fe（Ⅱ）引起的失氧占主导作用．     

铁掺杂浓度对Ba0.5Sr0.5CoxFe1-xO3-δ混合导体膜性质的影响

用湿化学法合成了Ba0.5Sr0.5CoxFe1-xO3-δ系列混合导体透氧膜材料,并用XRD,O2-TPD,H2-TPR和透氧测定等手段考察了铁离子掺杂浓度对导体膜相结构及其稳定性、氧脱附性能和透氧能力等的影响.在氧浓度为2.13×104～0.1 Pa的范围内,x=0.2～0.8时材料保持为立方钙钛矿结构.铁含量的增加有利于材料钙钛矿结构在低温的稳定化,并提高了材料的热化学稳定性.然而,导体膜的透氧量却随着铁含量的增加而减小.这可能是由于导体膜表面的氧交换动力学过程在透氧速率控制步骤中的分量随铁含量的增加而变大之故.     

纳米金共振散光谱探针测定钼

在0．45mol／L硫酸-0．026mol／L硫脲-0．32mol／LKSCN介质中,粒径为70nm的纳米金的共振散射信号较弱,Mo（Ⅵ）被硫脲还原为Mo（Ⅴ）,Mo（Ⅴ）与硫氰酸钾生成橙红色配合物[MoO（SCN）s]^2-．该配合物与纳米金探针作用,导致402和554nm共振散射峰增强．钼浓度在1．O～20×10^-6mol／L范围内与402nm波长的共振散射光强度成线性关系,方法的检出限为5．1×10^-7 mol／L Mo．该法用于废水中钼的测定,结果满意．     

乙烷部分氧化超细Fe－Mo－O催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Fe－Mo－O催化剂，用XRD、TEM、BET、IR、TPR、TPD和微反等技术研究了催化剂晶体结构、表面构造、晶格氧活泼性、化学吸附和乙烷部分氧化反应性能。Fe－Mo－O复合氧化物催化剂是由超细微粒组成，微粒粒径约10 nm～20 nm，比表面积为48.1 m2/g。催化剂表面由Lewis碱位（Mo=O键的端氧和Fe－O－Mo键中的桥氧）及Lewis酸位构成。乙烷能以甲基中的H原子吸附在催化剂表面Lewis碱位Mo=O的端氧上形成分子吸附态，其部分氧化产物主要是C2H4和少量的CH3CHO。     

Dawson结构硫钼杂多阴离子的电子结构

使用第一原理密度泛函理论中的离散变分方法（DFT-DVM）对（S2Mo18O62）4-的电子结构进行了理论计算,并与Keggin结构（SMo12O40）2-的电子结构作了比较分析,结果表明,（S2Mo18O62）中的电子离域地分布在整个阴离子骨架中,但极位和赤道位原子的电荷分布有明显差异。端氧与Mo之间的键均较强,中心氧与Mo之间形成的键最弱。（S2Mo18O62）4-的化学行为的活性中心是赤道位钼Moe、极位端氧Opt、极位共顶桥氧Opea、赤道位端氧Oet和赤道位共边桥氧Oeb。与（SMo12O40）2-相比,（S2Mo18O62）4-的稳定性和氧化性均较弱。但在两种类型的硫钼杂多阴离子中,Mo对其氧化性的产生起了重要的作用。     

SrFe_(0.6)Cu_(0.3)Ti_(0.1)O_(3-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、O_2-TPD、H_2-TPR、SEM等测试技术考察了材料的稳定性. 结果表明,SrFe_(0.7)Cu_(0.3)O_(3-δ)在低氧压下会发生相分解,产生SrCuO__2杂相,而掺杂Ti后的SrFe_(0.6)Cu_(0.3)Ti_(0.1)O_(3-δ)在低氧压下保持单一的钙钛矿结构. H_2-TPR和O_2-TPD的测试表明,Ti~(4+)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_(0.6)Cu_(0.3)Ti_(0.1)O_(3-δ)膜在透氧过程中,会有Cu~(2+)和Sr~(2+)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.     

氧缺位铁酸盐MFe2O4-δ的性质研究

使用XRD、M(o)ssbauer谱及化学组成分析考察了氧缺位铁酸盐MFe2O4-δ(δ＞0,M＝Fe,Co,Mn,Ni)的晶格常数、磁性、稳定性及还原性.结果表明,氧缺位铁酸盐MFe2O4-δ(δ＞0)的晶格常数比MFe2O4+δ(δ≥0)的大,M(o)ssbauer谱内磁场却更小.MFe2O4-δ(δ＞0)随着氧缺位程度δ的增大,晶格常数增大,内磁场减小.MFe2O4-δ在室温下空气中是不稳定的,只能在惰性气体中低温(＜673K)下稳定存在.MFe2O4-δ具有较强的还原能力,在573K下能将CO2还原成C.     

(Ba,Ca)(Co,Fe)O3-δ系列混合导电型透氧膜的研究

采用改进的Ｐｅｃｈｉｎｉ法合成了（Ｂａ,Ｃａ）（Ｃｏ,Ｆｅ）Ｏ３－δ系列材料,对其结构,透氧量及透氧稳定性进行了考察,结果表明,材料具有较高的透氧量和透氧稳定性,其中Ｂａ０．９５Ｃａ０．０５Ｄｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３－δ在９５０℃透氧量高达１．４ｍｌ／（ｃｍ＾２．ｍｉｎ）,８５０℃稳定操作１６０ｈ以上,将其应用于膜反应器,对无催化剂的甲烷氧化偶联反应作了尝试,结果表明,对甲烷氧化偶联反应具有较高的选择,但甲烷转化率较低。     

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.     

铁掺杂浓度对Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_xFe(1-x)O(3-δ)混合导体膜性质的影响

用湿化学法合成了Ba0 .5Sr0 .5CoxFe1 xO3 δ系列混合导体透氧膜材料 ,并用XRD ,O2 TPD ,H2 TPR和透氧测定等手段考察了铁离子掺杂浓度对导体膜相结构及其稳定性、氧脱附性能和透氧能力等的影响 .在氧浓度为 2 .13× 10 4 ～ 0 .1Pa的范围内 ,x =0 .2～ 0 .8时材料保持为立方钙钛矿结构 .铁含量的增加有利于材料钙钛矿结构在低温的稳定化 ,并提高了材料的热化学稳定性 .然而 ,导体膜的透氧量却随着铁含量的增加而减小 .这可能是由于导体膜表面的氧交换动力学过程在透氧速率控制步骤中的分量随铁含量的增加而变大之故     

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Gd0.8Sr0.2Co1-yFeyO3-δ（y=0～1）,所合成的初始粉体在800℃下煅烧12h后均形成了钙钛矿结构的单相固溶体。研究发现,Gd0.8Sr0.2CoO3-δ（GSC）的电导率在600℃时达到了559S&#183;cm^-1,由Ce0.8Gd0.2O2-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&#183;cm^2和0.064Ω&#183;cm^2,活化能仅为87.8kJ&#183;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Gd0.8Sr0.2CoO3-δ/GDC复合阴极材料。     

CO_2气氛中La掺杂BaCo_(0.88)Nb_(0.12)O_(3-δ)膜的透氧性能及结构稳定性

利用固相合成法制备了A位La掺杂Ba Co0.88Nb0.12O3-δ[BLCN-x,x为La的掺杂量(摩尔分数)]钙钛矿透氧膜材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)及程序升温脱附-质谱(TPD-MS)等方法研究了CO2气氛静态处理及动态透氧条件BLCN-x系列材料的结构稳定性.研究结果表明,随着La掺杂量的增加,BLCN-x膜片材料抗CO2腐蚀的性能明显提高.当La含量高于0.5时,在850℃纯CO2气氛静态处理或透氧条件下均未观察到碳酸盐衍射峰.尽管La掺杂会降低BLCN-x膜片的初始透氧量,但在CO2气氛吹扫时透氧量的降低速率明显减慢,其中BLCN-0.5膜片在纯CO2气氛下10 h后的透氧量仍可达到0.46 m L·cm-2·min-1.通过容差因子和平均金属-氧键能计算可知,良好的结构稳定性和增强的金属-氧键能是导致La掺杂样品抗CO2腐蚀的主要因素.