多层膜结构BaCe0.9Nd0.1O3-δ的制备及其在常压合成氨中的应用

用干压法制备了Ni-BaCe0.9Nd01O3-δ多孔金属陶瓷阳极,并在阳极基膜上制备出致密的BaCe0.9Nd0.1O3-δ固体电解质薄膜.薄膜的厚度约为40 μm,致密均匀.测定了多层膜结构BaCe0.9Nd0.1O3-δ在干燥氮气/湿润氢气气氛中的电导率,结果表明其电导率要比厚膜BaCe0.9Nd0.1O3-δ和SrCe0.95Y0.05O3-δ(SCY)要高.将多层膜材料用于固态质子传导电池中,在常压下以氮气和氢气为原料合成了氨气.结果表明,与SCY固体电解质比较,氨的产率提高了一个数量级以上.     

铈、钇双掺杂钙钛矿型复合氧化物的合成及其在常压合成氨中的应用

采用溶胶 凝胶法合成了BaZr0.9Y0.1O3-δ(BZY),BaCe0.2Zr0.7Y0.1O3-δ(BCZY)固体电解质前驱体,并在1300℃烧结成致密陶瓷。采用热重差热分析(TG DTA),X射线衍射分析(XRD)及电镜测试(SEM,TEM)对样品进行了表征。并以烧结体样品为固体电解质、银钯作电极,测定了其在不同气氛和温度下的电导率。将该陶瓷用于固态质子传导电池中,在常压下以氮气和氢气为原料合成了氨气。结果表明,氨的比产率可达2.93×10-9mol·s-1·cm-2。     

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.     

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.     

质子导体(Ce_(0.8)La_(0.2))_(1-x)Ca_xO_(2-δ)在合成氨中的应用

利用溶胶-凝胶法合成了萤石型稀土复合氧化物(Ce_(0.8)La_(0.2))_(1-x)Ca_xO_(2-δ),利用XRD、TEM和SEM对样品进行表征.电化学方法研究表明,合成样品在400～800℃温度范围内具有质子导电特性.将(Ce_(0.8)La_(0.2))_(1-x)Ca_xO_(2-δ)高温烧结体用于固态质子传导电池,在常压下以氮气和氢气为原料合成氨气,并确定了合成氨的适宜条件.650℃时Ce0.8La0.2O2-δ和(Ce_(0.8)La_(0.2))_(1-x)Ca_xO_(2-δ)对应的氨产率分别达7.2×10-9和7.5×10-9mol·s-·1cm-2.     

纳米晶SrCe0.95Yb0.05O3-α烧结特性的研究

本文采用柠檬酸盐法制备的SrCe0.95Yb0.05O3-α纳米粉体.将SrC e0.95Yb0.05O3-α纳米粉于3MPa压力下压制成型,在不同温度下进行烧结.对SrCe0.95Yb0.05O3-α纳米粉烧结过程进行研究.实验结果表明 :SrCe0.95Yb0.05O3-α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℃烧结速率最大,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.     

SrCe0.9Yb0.1O3-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.     

SrCe0.9Yb0.1O3-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     

BaCe_(0.8-x)Nb_xGd_(0.2)O_(3-δ)(0≤x≤0.45)的制备及性能研究

采用高温固相反应法制备了质子导体BaCe0.8-xNbxGd0.2O3-δ(0≤x≤0.45)。结合XRD、SEM、EIS等技术对其物相、微观形貌、稳定性及电导率进行了研究。结果表明,在1600℃烧结5h制备的质子导体BaCe0.8-xNbxGd0.2O3-δ(0≤x≤0.45)均能保持主相为斜方晶的钙钛矿结构。Nb的加入可明显提高烧结样品的致密性及在CO2和水蒸气气氛下的稳定性。在湿润H2/Ar(0.4%,V/V)气氛中800℃下,x=0.1样品的电导率为5.73mS·cm-1,电导活化能为0.35eV,与x=0的样品相当。     

Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-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680mA.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。     

杂多阴离子的相转移化学 Ⅰ.取代的Keggin及Dawson结构杂多阴离子在非极性溶剂中的溶剂化行为研究

利用四庚基溴化铵将Keggin结构的杂多阴离子ZW~1~1O~3~9M(H~2O)^n^-(Z=Si,Ge,P,M=Ni^2^+,Cu^2^+,Cr^3^+,Co^2^+,n=4～6)和Dawson结构的杂多阴离子P~2W~1~7O~6~1M(H~2O)^n^-(M=Ni^2^+,Cu^2^+,Cr^3^+,Co^2^+,n=7,8) 从水溶液中转移至非极性溶剂(苯或甲苯)中,并观察到在水溶液中难以进行的配位水的脱去反应,形成配位不饱和的杂多阴离子.当加入Lewis碱如丙酮,吡啶等,可迅速恢复饱和配位,其电子吸收光谱也相应变化,基本恢复到配位饱和时的数值,有ESR信号.实验表明,在非极性溶剂中,配体之间相互进行的取代反应,吡啶的配位能力最强, 发生了取代反应ZW~1~1O~3~9M(L)^n^-+Py→ZW~1~1O~3~9M(Py)^n^-+L(L=丙酮,乙腈等).同时我们也研究了温度,杂多阴离子浓度,惰性气体流量对杂多阴离子在非极性溶剂中的溶剂化行为的影响,得到了相转移的一般规律,为杂多阴离子在非极性溶剂中的催化研究提供了理论依据     

6影响稀土复合氧化物电性的因素

合成了多种类型的稀土复合氧化物, 研究它们的结构、电学性质。通过大量实验数据, 总结了电子构型、自旋状态、电子输运通道与原子簇对稀土化合物电性影响的规律。中心离子的最外层电子轨道中若有未成对电子, 并未呈半充满状态时,导电性好; 化合物结构中必须具有原子间距小于0.31nm的-M-X-M-X-或-M-M-M-连续输运通道, 且中心离子的电子构型符合上述导电性好的条件, 化合物导电性好。孤立的原子簇不能成为导电通道, 因此它的存在将减少导电性能。     

Ln～nMCo～nO～3n+1(Ln=Sm, GD; M=Sr, Ba; n=1,2)的合成、结构、电和磁性质研究

用固相反应法合成了三个新的交生相氧化物: S2SC2O7,G2SC2O7和Sm2BaCo2O7。它们均具有Sr3Ti2O7型的结构, 其中Sm2BaCo2O7属于正交晶系, 其他属于四方晶系。与LnSrCoO4相比, Ln2SrCo2O7(Ln=Sm, Gd)中CoO2平面上的Co-O键缩短, 电子离域化趋势增强, 导电能力提高。在300-1100K之间, 电阻率与温度关系表明, 五个氧化物均表现弱定域系统的特性。300-1100K之间的磁化率与温度关系表明, 在较低温度下, GdSrCoO4和Gd2SrCo2O7符合Curie-Weiss定律, 但前者的CoO2平面上的磁交换作用是反铁磁性的, 而后者是铁磁性的; 含Sm^3^+的三个氧化物表现出较为复杂的磁性质, 这可能与Sm^3^+离子磁性的复杂性有关。     

A2BO4型复合氧化物Dy0.5Sr1.5Mn1-xNixO4(0<=x<=1)的Rietveld分析和CO氧化催化活性

X射线衍射Rietveld分析和微反分析表明, A位含Dy的A2BO4型过渡金属稀土复合氧化物Dy0.5Sr1.5Mn1-xNixO4(0<=x<=1), 是空间群为I4/mmm的四方相K2NiFe型结构, A位和B位约有3%至7%的占位无序缺位。键价计算表明, B位Mn的平均价态在3.73至3.77之间, Ni在2.84至2.96之间。对CO氧化催化活性顺序为x=0.2>0.4>0.6>0.8>1.0。x=0.2的样品, 在空速5000h^-^1, 463K时, CO转化率达80%。     

Ni基催化剂上CH~4部分氧化反应的研究

本文研究了NiO/SiO~2, NiO/Al~2O~3, NiO/La~2O~3催化剂的晶相组成及其还原性质。考察了催化剂的活性、选择性、稳定性。讨论了负载型催化剂稳定性较高的原因和发生部分氧化反应时CH~4的活化过程。     

负载型三氧化钼催化剂表面结构和表面酸位的激光Raman光谱研究

测定了MoO3/γ-Al2O3、MoO3/TiO2、MoO3/SiO2的激光Raman谱. 通过MoO3/γ-Al2O3、MoO3/TiO2在吡啶吸附前后、氨水提取前后的谱图对比说明, 单层分散的MoO3, 即特征峰为～950cm^-^1的"二维聚钼酸"中钼的配位状态不是单一的,其中一种表面含钼物种(Mo-1)不吸附吡啶, 不溶于氨水, 不显示较强的表面酸性; 另一种表面含钼物种(Mo-2)可吸附吡啶, 溶于氨水, 与催化剂的表面酸位密切相关. 我们认为Mo-1为四面体配位的钼; Mo-2为八面体配位的钼. MoO3/SiO2中的MoO3能100%被氨水溶去, 其酸位数与表面Mo^6^+数之比接近1, 是由其中Mo-2的比例较高, 载体与活性组分之间的相互作用较弱这两个因素所造成的。     

盐卤硼酸盐化学XVII.MgO-B~2O~3-28%MgCl~2-H~2O体系20℃热力学非平衡态液固相关系研究

用动力学方法对MgO.nB~2O~3在28%MgCl~2-H~2O浓盐溶液中形成的过饱和溶液的结晶过程进行研究, 首次得到MgO-B~2O~3-MgCl~2-H~2O体系过饱和区内的液固相关系图, 即热力学非平衡态液固相关系图。该相图有六个相区: H~3BO~3,MgO.3B~2O~3.7.5H~2O, MgO.3B~2O~3.7H~2O, 2MgO.2B~2O~3.MgCl~2.14H~2O,3Mg(OH)~2.MgCl~2.8H~2O和5Mg(OH)~2.MgCl~2.8H~2O。拟合得到各结晶过程的动力学方程, 同时对结晶机制进行了探讨。     

α-Bi~2Mo~3O~1~2/MoO~3催化剂的表面光电压谱研究

合成了系列催化剂Bi~xPMo~1~2O~y(x=2-9, y=43-64), 高温焙烧后该系列催化剂的基本组成为白钨矿型的α-Bi~2Mo~3O~1~2/MoO~3。研究其表面光电压谱发现, 随着Bi/P比的增高, 相应的光电压响应呈现规律性变化。在该系列催化剂上的丙烷选择氧化实验结果表明, 铋含量增加, 催化剂中作为碱性位的阳离子缺陷的浓度随着白钨矿结构中阳离子空位的有序化而下降, 反映在光电压响应中对应着P~1带强度的减弱和P~2带的负移, 而与之对应的催化活性迅速下降。     

CuO-Ag2O/γ-Al2O3催化剂的TPR特性及氧化活性研究

采用程序升温还原技术(TPR)研究CuO-Ag2O/γ-Al2O3双组分及其单组分催化剂的还原特性以及热处理温度对其还原性能的影响。发现不同负载量的Cuo-Ag2O/γ-Al2O3催化剂的还原特性有明显差异, 反映出催化剂表面存在着不同种类的铜物种。Ag2O的存在, 使催化剂的TPR峰位与单组分CuO/γ-Al2O3的TPR曲线产生明显差异, 还原峰发生位移, 随Ag2O添加量的增加, 位移增大。对苯的完全氧化反应结果表明, 催化剂的氧化活性次序为:CuO-Ag2O/γ-Al2O3>CuO/γ-Al2O3>Ag2O/γ-Al2O3。热处理温度升高, 使催化剂表面铜物种分散状态及其还原性能发生变化。从500~900℃, 存在一个使铜物种达到最佳分散态的温度。讨论了负载于γ-Al2O3载体上的CuO-Ag2O双组分及其单组分催化剂在还原过程中金属与载体, 金属与金属间的相互作用以及热处理温度对其还原性能的影响。