钙钛石型复合氧化物LaFeyMN1-y-O3的化学性质与氨氧化性能之间的关系

研究了Ｂ位二元复合钙钛石型氧化物ＬａＦｅｙＭｎ１－６Ｏ３对氧化反应的催化性能，用多种手段对催化剂进行了表征，讨论了氨氧化反应中ＮＯ选择性与催化剂固体物理化学性质之间的关系，发现催化剂的晶体结构和过渡金属离子的氧化还原性质是影响催化剂物化性质和催化性能的，Ｂ位少量掺杂对ＮＯ选择性的影响是显著，富锰区ＮＯ选择性主要取决于Ｍｎ＾４＋离子的浓度，富铁区则主要与Ｆｅ离子的状态和催化剂的缺陷结构有关。     

添加氧化铈对铁锰复合氧化物脱除羰基硫的影响

采用共沉淀法制备铈掺杂铁锰复合氧化物脱硫剂,对掺杂和未掺杂脱硫剂进行XRD、SEM、TG和XPS分析,并对脱硫剂在325℃下进行脱硫实验。实验结果表明,脱硫剂微粒的晶粒尺寸、分散度和表面元素形态随氧化铈的添加有所改变。和未添加氧化铈脱硫剂相比,添加氧化铈脱硫剂晶粒变小,各元素结合能有所增加。掺杂氧化铈后脱硫剂中氧化物分散性增强,表面吸附氧量增加,脱硫剂在还原气氛中易被还原。脱硫实验表明,添加氧化铈增强了脱硫剂脱除羰基硫的活性,羰基硫脱除精度有较大提高。此外,脱硫剂中添加适量氧化铈可以延长脱硫剂的穿透时间,但过量的氧化铈加入会使穿透时间缩短。     

Ln_2MO_4型固体氧化物燃料电池阴极材料

发展中温固体氧化物燃料电池阴极材料面临着巨大的挑战,K2NiF4结构Ln2MO4型氧化物(Ln=La,Pr,Nd,Sm;M=Ni,Cu,Fe,Co,Mn)由于具有高的离子-电子电导率,与固体电解质匹配的热膨胀系数,较好的氧扩散及表面交换性能,得到了人们的广泛关注.这预示着该类材料有希望成为一种新型固体氧化物燃料电池阴极材料.阴极材料的高温化学稳定性研究结果表明,镍酸盐Ln2NiO4(Ln=La,Pr,Nd)氧化物与固体电解质YSZ化学相容性较差,高温时易生成绝缘相Ln2Zr2O7.相比较而言,对于掺杂型Ln2-xSrxM1-yMy/O4(Ln=La,Sm,Nd;M,M/=Cu,Fe,Ni,Co)阴极材料与传统固体电解质CGO、LSMG和YSZ等具有很好的化学相容性,高温条件下二者之间不发生化学反应.与传统的钙钛矿相比,具有相同组成元素的Ln2MO4型氧化物具有更低的热膨胀系数,并且与固体电解质有很好的热匹配性.电导率数值的大小是衡量阴极材料性能的重要指标.研究结果显示,Ln2MO4氧化物在400～600℃的混合电导率数值为40～100S/cm,且镍酸盐和钴酸盐体系普遍具有较高的数值,这对阴极来说是极为有利的....     

La2-xSrxMo2O9-α仅的制备及氧离子导电性能

用固相反应法合成了立方相陶瓷样品La2-xSrxMo2O9-α(x=0.05,0.10,0.15).采用交流阻抗谱、气体浓差电池和氧泵(氧的电化学透过)等多种电化学方法研究了样品在550～1000℃下氧离子的导电性质.结果表明:La2-xSrxMo2O9-α陶瓷在氧化性气氛中几乎是纯的氧离子导体;在还原性气氛中为氧离子和电子的混合导体;掺杂量x对样品的电导率有着明显影响,其中x=0.10的样品La1.9Sr0.1Mo2O9具有最高的氧离子电导率,1000℃时的氧离子电导率约为0.17 S·cm-1.     

钙钛石型复合氧化物LaFe_yMn_（1－y）O_3的化学性质与氨氧化性能之间的关系

研究了Ｂ位二元复合钙钛石型氧化物ＬａＦｅｙＭｎ１－ｙＯ３对氨氧化反应的催化性能，用多种手段对催化剂进行了表征．讨论了氨氧化反应中ＮＯ选择性与催化剂固物圳化学性质之间的关系．发现催化剂的品体结构和过渡金属离子的氧化还原性质是影响催化剂物化性质和催化性能的重要困素．Ｂ位少量掺杂对ＮＯ选择性的影响是显著的．富锰区ＮＯ选择性主要取决于Ｍｎ４＋离子的浓度，富铁区则主要与Ｆｅ离子的状态和催化剂的缺陷结构有关．     

Mn的掺入对LaSrCo1-xMnxO4催化剂催化性能的影响

采用无定形聚合体分解法,在较低温度及空气气氛下合成了具有类钙钛矿型结构的LaSrCO1-xMnxO4(x=0.1,0.3,0.5)催化剂,以CO氧化为探针反应,运用XRD、BET、DTA、DTG、XPS等手段进行表征。结果表明:低于500℃,样品的前驱体分解为组成LaSrCo1-xMnxO4复合氧化物的物种,且650℃焙烧6h后,均形成类钙钛矿型结构;焙烧温度严重影响颗粒大小及比表面积;随着锰的掺入量增多,LaSrCo1-xMnxO4复合氧化物中Co2 的特征峰强度减弱;Mn的2p3/2结合能显示锰元素主要以Mn3 形式存在,锰的含量对Mn的2p3/2结合能的影响甚微;CO氧化反应的催化活性与LaSrCo1-xMnxO4复合氧化物的B位正三价离子含量及晶格氧的脱附量有密切联系,掺入适量的锰,有利于促进CO氧化活性的改善。     

纳米钙钛矿型氧化物LaF1—yAlyO3—λ制备及催化性能

采用溶胶－胶方法制备了Ｂ－位掺杂的纳米钙钛矿型复合氧化物ＬａＦｅ１－ｙＡｌｙＯ３－λ，并对其催化甲烷完全氧化进行了研究，发现纳米氧化物（ｙ＝０．１）可以大幅度降低反应温度，其比活性和表面Ｏ晶／Ｏ吸较大，晶的种可能有利于甲烷的完全氧化。     

纳米钙钛矿型氧化物LaFe_(1-y)Al_yO_(3-λ)制备及催化性能

采用溶胶－凝胶方法制备了Ｂ－位掺杂的纳米钙钛矿型复合氧化物ＬａＦｅ１－ｙＡｌｙＯ３－λ，并对其催化甲烷完全氧化性能进行了研究．发现纳米氧化物（ｙ＝０．１）可以大幅度降低反应温度，其比活性和表面Ｏ晶／Ｏ吸均较大，晶格氧物种可能有利于甲烷的完全氧化     

新型氧离子导体La_2Mo_2O_9

La2Mo2O9是一种具有高离子导电性的新型氧离子导体,其氧离子电导率在1073K时高达0.06S/cm,与YSZ在1273K时的电导率相当。这种高的离子导电性使它在中温固体氧化物燃料电池、氧传感器、透氧膜、固态离子器件等领域有着重要的潜在应用前景。本文从La2Mo2O9的结构、性质、氧离子扩散机理及其掺杂改性4个方面综述了近年来La2Mo2O9基固体电解质的研究热点和新进展,为该固体电解质材料的研究提供了有价值的信息。     

钙钛石型复合氧化物催化剂LaMn~yCo~1~-~yO~3催化性能的研究 Ⅱ. 过渡金属离子之间的相互作用与在氨氧化反应中的催化性能

发现钙钛石型复合氧化物LaMn~yCo~1~-~yO~3中B位过渡金属离子Mn,Co 之间的相互作用及其氧化还原性是影响氨氧化反应中NO选择的重要因素.B位少量掺杂可促进过渡金属离子的氧化还原性,但B位组成相当时(y=0.5),则不利于它们的氧化还原.富锰区(y>0.5),Mn^3^+-O^2^--Mn^4^+的超交换作用对样品的磁性及NO 选择性起决定作用,富钴区(y<0.5),Co^2^+Co^Ⅲ离子的存在及其浓度是影响NO选择性的主要因素.y=0.5时样品的结构决定了样品的强铁磁性质,并由于Mn^3^+-O^2^--Co^3^+之间不易氧化还原因而对生成NO不利     

Preparation and Electrochemical Performance of Cobalt-free Cathode Material Ba0.5Sr0.5Fe0.9Nb0.1O3-δ for Intermediate-temperature Solid Oxide Fuel Cells

Perovskite oxide Ba0.5Sr0.5Fe0.9Nb0.1O3-δ（BSFN） as a cobalt-free cathode for intermediate-temperature solid oxide fuel cells（IT-SOFCs） on the Ce0.5Sm0.2O1.9（SDC） and La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.23O3-δ（LSGM） electrolytes was prepared and investigated. The single phase BSFN oxide with a cubic perovskite structure and relatively high elec- trical conductivities was obtained after sintering at 1250℃ for 10 h in air. The BSFN cathode exhibited excellent chemical stability on the SDC and LSGM electrolytes at temperatures below 950 ℃. The area specific resistance of the BSFN cathode on the SDC and LSGM electrolytes were 0.024 and 0.021 Ω·cm2 at 800℃, respectively. The maximum power densities of the single cell with BSFN cathode in 300 μm-thick SDC and LSGM electrolytes achieved 414 and 516 mW/cm2 at 800℃, respectively. These results show that the BSFN material is a promising co- bait-free cathode candidate to be used in IT-SOFCs. A combination of the BSFN cathode and LSGM electrolyte is preferred owing to its excellent electrochemical performance.     

Composite Cathode Based on Redox-Reversible Nb2TiO7 for Direct High-Temperature Steam Electrolysis

Ni/YSZ fuel electrodes can only operate under strongly reducing conditions for steam electrolysis in an oxide-ion-conducting solid oxide electrolyzer (SOE). In atmosphere with a low content of H₂ or without H₂, cathodes based on redox-reversible Nb₂TiO₇ provide a promising alternative. The reversible changes between oxidized Nb₂TiO₇ and reduced Nb_1.33Ti_0.67O₄ samples are systematically investigated after redox-cycling tests. The conductivities of Nb₂TiO₇ and reduced Nb_1.33Ti_0.67O₄ are studied as a function of temperature and oxygen partial pressure and correlated with the electrochemical properties of the composite electrodes in a symmetric cell and SOE at 830 oC. Steam electrolysis is then performed using an oxide-ion-conducting SOE based on a Nb_1.33Ti_0.67O₄ composite fuel electrode at 830 oC. The current-voltage and impedance spectroscopy tests demonstrate that the reduction and activation of the fuel electrode is the main process at low voltage; however, the steam electrolysis dominates the entire process at high voltages. The Faradic efficiencies of steam electrolysis reach 98.9% when 3%H₂O/Ar/4%H₂ is introduced to the fuel electrode and 89% for that with introduction of 3%H₂O/Ar.     

中温固体氧化物燃料电池Pr1.2Sr0.8NiO4阴极材料的制备、结构和性能

以相应的氧化物粉末和盐为原料,通过甘氨酸-硝酸盐法合成出了中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)Pr1.2Sr0.8NiO4(PSNO)阴极原料粉体,并制备出了烧结体试样.采用X射线衍射(XRD)分析对所合成粉体的相组成进行了分析,分别采用热膨胀仪和四端子法对PSNO烧结体试样的热膨胀系数和电导率进行了测定,同时对该阴极材料与Sm0.2Ce0.8O1.9(sco)电解质材料的电化学阻抗谱(EIS)进行了测试分析以SCO作电解质,分别以NiO/SCO和PSNO作阳极和阴极材料,制备出固体氧化物燃料单电池,并对其性能进行测试.实验结果表明,通过甘氨酸-硝酸盐法,在1050℃以上煅烧前驱体,可以获得具有K2NiF4结构的PSNO粉体.所制备的PSNO烧结体试样在200-800℃间的热膨胀系数约为12×10-6 K-1,在450℃下的电导率约为155 S· cm-1,在400-800℃,平均电导活化能为0.034 eV.电化学阻抗谱分析结果表明,在700 ℃下PSNO阴极和SCO电解质间的比表面阻抗(ASR)为0.37Ω·cm2,而Ni-SCO/SCO/PSNO单电池的比表面阻抗为0.61Ω·cm2;所制备的SOFC单电池在800℃下的输出功率为288 mW· cm-2,开路电压为0.75 V.本研究的初步结果表明PSNO 材料是一种综合性能较为优良的新型巾温固体氧化物燃料电池阴极材料.     

合成温度对全梯度正极材料LiNi0.7Co0.15O2的结构和电化学性能影响

通过控制结晶法和浓度梯度进料的方式制备了Ni、Co和Mn三元素组分含量呈全梯度分布的类球形Ni_0.7Co_0.15Mn_0.15（OH）₂前驱体,与LiOH·H₂O均匀混合并焙烧后获得LiNi_0.7Co_0.15O₂正极材料,系统研究了不同焙烧温度对材料Ni、Co和Mn三元素扩散情况、晶体结构及电化学性能的影响规律。通过能谱仪（EDXS）分析不同焙烧温度下材料颗粒中Ni、Co、Mn三元素的扩散程度。研究结果表明,在800℃下焙烧得到的正极材料梯度分布特征明显且电化学性能最佳,首次放电比容量为186.1 mAh·g^-1（2.8~4.3 V,0.2C）,2C大倍率充放电条件下循环200次后容量保持率为90.1%。这种材料兼具高比容量及良好的循环稳定性,可以用作下一代高能量密度锂离子电池正极材料。     

钴镧掺杂富锂型锰酸锂制备及其性能

应用共沉淀-高温固相法制备钴镧共掺杂富锂型Li1.1Co0.02La0.01Mn2O4材料.X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试表明,在700~850℃的焙烧温度范围内,合成材料为单相,但随着焙烧温度升高,材料结晶度上升,粒径增大,比表面减小.该材料具有较小的极化电阻,以其作正极(800℃焙烧)组成扣式电池具有最佳电化学性能,1 C倍率50周循环充放电容量保持率达98.5%.     

合成温度对全梯度正极材料LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2的结构和电化学性能影响

通过控制结晶法和浓度梯度进料的方式制备了Ni、Co和Mn三元素组分含量呈全梯度分布的类球形Ni_0.7Co_0.15Mn_0.15（OH）₂前驱体,与LiOH·H₂O均匀混合并焙烧后获得LiNi_0.7Co_0.15Mn_0.15O₂正极材料,系统研究了不同焙烧温度对材料Ni、Co和Mn三元素扩散情况、晶体结构及电化学性能的影响规律。通过能谱仪（EDXS）分析不同焙烧温度下材料颗粒中Ni、Co、Mn三元素的扩散程度。研究结果表明,在800℃下焙烧得到的正极材料梯度分布特征明显且电化学性能最佳,首次放电比容量为186.1 mAh·g^-1（2.8~4.3 V,0.2C）,2C大倍率充放电条件下循环200次后容量保持率为90.1%。这种材料兼具高比容量及良好的循环稳定性,可以用作下一代高能量密度锂离子电池正极材料。     

Influence of NaCl on Cathode Performance of Solid Oxide Fuel Cells

Degradation induced by sodium chloride in air was investigated for (La_0.8Sr_0.2)_0.98MnO₃(LSM) and La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃(LSCF) cathodes in solid oxide fuel cells(SOFC). Cell performance was measured by volatilizing NaCl to be supplied to the cathode at a constant current density of 200 mA/cm² for up to 100 h. At 800 ℃, an exposure of the cathode to 30 mg/L NaCl caused negligible degradation of LSM at least for 100 h. Slight change in the composition of the cathode materials was observed which may imply the gradual degradation of cell performance for the long-term. In addition, cell performance degradation was compared between 700 ℃ and 900 ℃, being poisoned by 30 mg/L NaCl. Degradation was negligible for LSM cathode, while LSCF cathode showed slightly poor tolerance at 700 ℃ due to the decomposition of the cathode material. Further studies should be done to clarify the long-term influence of NaCl on cathode performance.     

Sm0.5Sr0.5Co0.4M0.6O3 (M=Co,Mn, Fe)作为IT-SOFCs阴极的结构与性能

通过X射线衍射(XRD)、热重、热膨胀、电导率以及交流阻抗等测试方法, 研究了Sm0.5Sr0.5Co0.4M0.6O3(M=Co, Mn, Fe; 分别简写为SSCC, SSCM, SSCF)作为中低温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)阴极的结构与性能. 研究表明, 固相法合成的Sm0.5Sr0.5Co0.4M0.6O3均为正交钙钛矿型结构, 材料的结构参数和性能都与M元素半径及M—O的键能有关. 晶胞参数随着Co、Mn、Fe的顺序增大.材料的氧空位浓度、热膨胀系数、电导率、电极催化活性随着Co、Fe、Mn的顺序降低. 同时由于SSCM较低的氧空位浓度, 使得电极反应受到氧在电极内的扩散过程控制, 具有较差的电极催化性能, 而SSCC和SSCF较高的氧空位浓度, 电极反应同时受到电极表面氧还原反应和氧离子在电极中的扩散过程混合控制. 由于SSCF具有较高的氧扩散系数, 使得700 ℃以上SSCF电极表面氧还原电阻(ASR)也低于SSCC的, 因而出现了SSCF的总电极催化活性高于SSCC的现象.     

In-situ construction of NiCo<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> nanoarrays on La<Subscript>0.8</Subscript>Sr<Subscript>0.2</Subscript>MnO<Subscript>3-δ</Subscript> electrodes for intermediate temperature solid oxide fuel cells

Novel NiCo₂O₄ nanoarrays have been in-situ grown on a La_0.8Sr_0.2MnO_3-δ(LSM) cathode through a hydrothermal method, which presents the enhanced electrochemical performances of the LSM cathode for the intermediate temperature solid oxide fuel cells. XRD and SEM have been used to characterize phase structure and morphology of NiCo₂O₄ nanoarrays. The LSM cathode, modified by the NiCo₂O₄ nanoarrays, exhibits excellent electrochemical performances compared with the bare LSM cathode. The maximum peak power density of single cell, based on the NiCo₂O₄ nanoarrays modified the LSM cathode, reaches 957 mW cm^?2 at 800 °C, which is almost two times higher than that for the cell based on the bare LSM cathode.     

垃圾焚烧飞灰中重金属的热稳定化条件及机理

研究了生活-农业混合型垃圾焚烧飞灰与单一生活垃圾焚烧飞灰（简称混合型飞灰与单一型飞灰）热处理过程中的重金属挥发特性与稳定化效果，并结合FT-IR、XRD检测手段对稳定化机理进行了探讨。结果表明，单一型飞灰中重金属的挥发性普遍高于混合型飞灰，垃圾源氯含量对重金属的挥发性有明显影响。飞灰中Mn、Cr不易挥发，Zn、Cu较易挥发，Pb、Cd挥发性很强，热处理温度超过1 000 ℃时挥发率都超过50%。800 ℃为相对最优的热处理温度，兼顾了热处理过程重金属稳定化与抑制挥发。800 ℃以上时飞灰形成了稳定的硅酸盐结构体系，是重金属热处理后难以浸出的主要机理。