掺杂Sm_2O_3对Y-ZrO_2陶瓷烧结行为和性能的影响

一定量的Sm2O3粉末与3%Y2O3(摩尔分数)稳定的四方ZrO2粉体(Y-ZrO2)经球磨混合、造粒后,在钢模中压制成形,所得压坯在1450~1600℃下烧结后,得到不同Sm2O3掺杂量的Sm2O3掺杂Y-ZrO2(SY-ZrO2)陶瓷烧结体。对不同温度下烧结所得烧结体试样的相组成、密度、电导率、硬度以及抗弯强度等性能进行了测试分析。实验结果表明:将适量的Sm2O3掺入Y-ZrO2中,可以获得具有立方结构的SY-ZrO2陶瓷烧结体,且其密度、硬度和抗弯强度与Sm2O3的掺杂量有关;Sm2O3的加入提高了Y-ZrO2陶瓷的电导率,掺杂0.5%Sm2O3的SY-ZrO2陶瓷800℃时在空气中的离子电导率可达0.02 S.cm-1。本试验的初步实验结果显示,采用二元稀土氧化物(Sm2O3和Y2O3)复合掺杂ZrO2陶瓷材料,可以在保持其良好力学性能的同时,提高其电导率,拓展其应用领域。     

(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.     

Pr0.6-xNdxCa0.4FeO3-δ体系复合氧化物的Pechini法合成与表征

采用Pechini法合成了Pr0.6-xNdxCa0.4FeO3-δ（x=0．0，0．2，0．3，0．4，0．5，0．6）系列复合氧化物粉体，用FT-IR，BET，XRD，TG-DTA，SEM等对产物形成过程及微结构进行了表征。结果表明，所合成的系列产物平均粒径均小于100nm，粉体烧结活性高，1200℃下烧结2 h样品的相对密度达到95％。所有产物在900℃下煅烧2 h即形成正交钙钛矿结构的单相固溶体；A位双稀土元素的存在对产物的晶型无影响。随着样品Pr／Nd比例的减小（x值增大），XRD衍射峰宽度有增大的趋势。采用直流四端子法测量了烧结体在中温（450～800℃）区的电导率，A位双稀土样品的电导率优于单一稀土样品，Pr0.1-Nd0.5Ca0.4FeO3-δ样品的电导率最高。     

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。     

纳米晶Sb掺杂Sn02（ATO）粉体的合成与表征

以Sn粉和Sb2O3为原料．采用共沉淀法制备了纳米ATO粉．TG—DSC及FTIR结果表明，450℃以前前驱体已失去全部水分．并完全转化为氧化物．XRD测量结果表明．所得ATO粉具有四方金红石结构．500℃焙烧后粉体的粒径为12nm．随着焙烧温度的升高．粉体的粒径增加．TEM测定结果表明，粉体的分散性很好．团聚很少．粉体的烧结性能良好．950℃时烧结5h即达到理论密度的97．3％．用霍尔系数法测定粉体的导电行为．表明该粉体具有良好的导电性能．     

Ce0.8Gd0.2O1.9固体电解质膜的制备

以硝酸铈和氧化钆为前驱物,采用凝胶浇注工艺合成了钆掺杂氧化铈（Ce0.8Gd0.2O1.9,简称GDC）粉体。然后用流延工艺制备了GDC固体电解质薄膜,采用DTA－TG,XRD,TEM等方法研究了粉体的相形成,粒度等与合成工艺的关系,通过密度测定及显微组织观察等技术研究了流延生坯的烧结性能。借助交流阻抗谱仪对所制备的GDC电解质膜的电导率进行了测量。结果表明,采用本实验的凝胶浇注方法,在700℃温度下煅烧干凝胶,即可制备出纯度高,组成均匀,相结构完整,纳米粒度的GDC粉体。而且所得粉体具有较高的烧结活性,其流延生坯经1450℃烧结后的相对密度可达95％以上,所得GDC电解质膜在700℃空气中的氧离子电导率可达4.6S/m.     

复合掺杂氧化物La0.5Sr0.5CoO2.91的性能和稳定性

采用固相反应法和柠檬酸-硝酸盐溶胶-凝胶低温自蔓延燃烧法（简称柠檬酸法）合成了La0.5Sr0.5CoO2．91（LSC）复合氧化物。借助XRD和SEM对不同制备方法合成粉体的晶体结构和晶粒形貌进行了研究。结果表明：固相反应法可制得均一钙钛矿结构的LSC氧化物，柠檬酸法除制得LSC氧化物外，还有LaSrCoO4相的生成。柠檬酸-硝酸盐溶胶-凝胶低温自蔓延燃烧法合成粉体的粒度相对较小。为研究以Ce0．9Gd0.1O1．95（GDC）为电解质的固体氧化物燃料电池阴极材料的性能，将LSC粉体与GDC粉体按6：4（质量比）制备了固体氧化物燃料电池（SOFC）的阴极片。在空气气氛下使用直流四探针法研究了烧结样品300～800℃的电导率，发现由柠檬酸法得到粉体制备的阴极片的电导率值较高。将制备的样品置于马弗炉中800℃条件下烧结800h，比较失效前后电导率的变化情况，并借助XRD，SEM等测试手段分析样品电导率变化的原因。分析发现，失效后两种样品的电导率值都有所降低，且样品中都有新相生成，晶体形貌有较大的变化。     

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：Sm发光粉的合成与发光性质的研究

以La2O3和Sm2O3为原料，用碳酸盐沉淀法制备了La2O3:Sm^3 发光粉，并分别用XRD，SEM和发光光谱及寿命进行了表征，La2O3晶相的形成温度为800℃，其发光强度随温度升高而增强，La2O3基质中Sm^3 的最佳掺杂浓度为1．5％（摩尔分数）。     

共沉淀-喷雾干燥法制备Sm2O3掺杂CeO2纳米粉体

以Sm（NO3）3.6H2O和Ce（NO3）3.6H2O为原料,用共沉淀-喷雾干燥法制备了Sm2O3掺杂CeO2（SDC）粉体。通过沉降实验、TG-DSC、XRD、BET、SEM和粒度分布对前驱体的分散性、稳定性及制得的SDC粉体性能进行表征,研究了洗涤方法、分散剂对前驱体及SDC粉体的影响。结果表明：无机陶瓷膜洗涤后前驱体分散性好,经500℃以上温度焙烧后的粉体为立方萤石型结构。加入分散剂后前驱体的分散性明显提高,制得的SDC粉体比表面积显著增加,最终获得了晶粒平均粒径为12.51 nm、团聚态颗粒为球形的SDC纳米粉体。