新型电解质材料CaZr0.1Ti0.9O3的制备与电性能研究

采用溶胶-燃烧法合成了可用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的新型固体电解质材料CaZr_0.1Ti_0.9O₃。通过XRD、交流复阻抗等电化学方法对样品的结构、电导性能进行了表征,并考察了材料的烧结性能。结果表明,溶胶-燃烧法可以成功制备出具有良好烧结性能的CaZr_0.1Ti_0.9O₃电解质粉末,1400℃下得到的烧结体的相对密度可达到95%。电性能测试表明CaZr_0.1Ti_0.9O₃烧结体在中温范围内具有较高的氧离子电导率（σ^_800℃＝2.24×10^-3 S/cm）、低的电导活化能（0.89 eV）;样品的导电性能受烧结温度的影响,合理的控制烧结温度对于获得导电性能优良的CaZr_0.1Ti_0.9O₃电解质材料具有重要作用。     

柠檬酸量对水热合成CuO/Ce0.8Zr0.2O2催化水气变换制氢性能的影响

采用水热法合成了Ce_0.8Zr_0.2O₂固溶体,再经浸渍法负载活性组分制备了CuO/Ce_0.8Zr_0.2O₂催化剂,考察了柠檬酸量对Cu O/Ce_0.8Zr_0.2O₂催化剂结构、性质及其催化水气变换反应制氢性能的影响。结果表明,不同柠檬酸量制备的CuO/Ce_0.8Zr_0.2O₂催化剂的催化活性主要与Cu比表面积、还原性能及Ce_0.8Zr_0.2O₂固溶体与Cu O之间的相互作用有关。其中,柠檬酸浓度为0.04 mol/L所制备的催化剂具有较大的Cu比表面积,较低的Cu O还原温度和较强的Ce_0.8Zr_0.2O₂固溶体与CuO之间的相互作用,在水气变换制氢过程中具有较高的CO转化率,表现出了较好的催化...     

Ce-Zr-O2上CuO分散性对CO氧化活性的影响

采用柠檬酸法制备了Ce-Zr-O₂固溶体, 并负载了过渡金属和贵金属Pt, 其中, 以Cu作为活性组分, 在CO氧化反应中表现出最高的活性, CO完全转化的温度约为120 ℃, 明显高于负载1%Pt(质量分数)催化剂的活性. 掺杂少量Zr到CeO₂(Ce_0.8Zr_0.2O₂)中对Cu基催化剂有非常好的促进作用. 分别采用等体积浸渍法(IW)、 沉淀沉积法(DP)、 水热法(HT)以及柠檬酸法(CA)制备了Cu负载质量分数为20%的Cu/Ce_0.8Zr_0.2O₂催化剂. 结果表明, 由沉淀沉积法制备的Cu/Ce_0.8Zr_0.2O₂催化剂的活性最高, 在100 ℃时, CO可完全转化. TEM结果表明, CuO物种很好地分散在Ce_0.8Zr_0.2O₂上. 吸附实验数据表明, Cu基催化剂上CO与O₂之间较弱的竞争吸附是其活性高于Pt催化剂的主要原因. Cu基催化剂上的氧空位对促进O₂的吸附具有重要作用, 也是影响CO低温氧化的重要因素之一.     

阴极支撑型固体氧化物燃料电池的制备与测试

采用固相反应法合成A缺位的(La_0.8Sr_0.2)_0.95MnO₃(LSM95)作为阴极材料,Zr_0.9Sc_0.1SO_1.95(SSZ)商业粉体作为电解质材料,溶胶-凝胶法合成的La_0.8Sr_0.2Cr_0.5Mn_0.5O₃-(LSCrM)作为阳极电催化材料,利用流延、共烧结及浸渍法得到结构为LSCrM-CeO₂|SSZ|3YSZ-LSM95的阴极支撑型固体氧化物燃料电池,分别在氢气气氛和甲烷气氛中进行电化学性能测试. 结果表明,浸渍0.11 g·cm ^-2 CeO₂的LSCrM-CeO₂|SSZ|3YSZ-LSM95单电池在以CH₄为燃料时,600、650、700、750和800 ^oC下的功率密度分别为1.68、4.70、12.40、28.08和54.78 mW·cm ^-2,表现出一定的电化学性能和较好的稳定性.     

Pr(Ⅳ)复合氧化物Ce0.8Pr0.2O2的制备及结构研究

研究了用臭氧氧化法及草酸盐分解法制备Pr(Ⅳ)复合氧化物Ce_0.8Pr_0.2O₂的过程,通过测定各种Ce:Pr摩尔比下所形成产物中Pr(Ⅳ)的含量,确定出当Ce:Pr≥4:1时,复合氧化物中的Pr(Ⅳ)全部为正四价态.X射线粉末衍射分析结果表明,化学计量式为Ce_0.8Pr_0.2O₂的复合氧化物为面心立方晶格,其晶胞参数明显不同于CeO₂和PrO₂.据此推断了Ce_0.8Pr_0.2O₂的空间结构,并讨论了Pr(Ⅳ)能稳定存在的原因.     

溶胶-凝胶法制备硅系有机-无机杂化分离膜

以α-Al₂O₃多孔陶瓷片为载体,用溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化分离膜.通过考察前驱物的组成及杂化溶胶的合成条件对制膜工艺过程的影响,得到了制备有机-无机杂化分离膜的各种适宜性参数.红外光谱(FTIR)分析结果表明,杂化溶胶的性能不仅决定分离膜的性能,而且对膜热处理过程中的龟裂有很大影响.膜层的厚度为1～2μm;在膜两侧压差为0.10MPa、n(PTMOS)/n(TEOS)=1.16时,膜对O₂/N₂,CO₂/N₂和CO₂/O₂的分离因子分别为2.30,4.31和1.17,渗透系数为75.81×10^-17,75.28×10^-17和72.78×10^-17m₃(STP)·m/(m₂·s·Pa).     

Fe2O3/Al2O3氧载体制备方法的研究

采用溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热合成法、低热固相合成法、机械混合法、燃烧合成法和冷冻成粒法制备铁基氧载体Fe₂O₃/Al₂O₃,并通过物理和化学表征手段来筛选和优化制备方法和制备工艺。对煅烧后的氧载体进行硬度测试,结果表明,溶胶-凝胶法、共沉淀法、机械混合法、燃烧合成法和冷冻成粒法制备的氧载体硬度较高;载体的X射线衍射(XRD)谱图表明,各种制备方法均能制得物相组成为Fe₂O₃/Al₂O₃的氧载体,且随着煅烧温度的提高、煅烧时间的延长,氧载体的结晶度、晶体粒径逐渐增大,煅烧温度1 200℃的氧载体的机械性能、晶体结构、晶相组成更稳定。借助化学吸附仪的程序升温还原(TPR)实验表征氧载体的反应活性,并计算氧载体活性度。综合物理和化学表征实验结果表明,最优制备方法为溶胶-凝胶法和冷冻成粒法。     

Co掺杂La1.5Sr0.5Ni1-xCoxO4+δ阴极材料的制备及其电化学稳定性能

利用溶胶凝胶法合成了La_1.5Sr_0.5NiO_4+δ掺杂Co的阴极材料La_1.5Sr_0.5Ni_1-xCo_xO_4+δ (x=0、0.2、0.4、0.6)。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、热重、热膨胀系数的测定和扫描电镜等技术探究了材料的相结构、元素组成、热力学性能和表面形貌。结果表明,所合成的样品为具有类钙钛矿型结构的单一纯相,掺杂Co元素使材料的热膨胀系数有所提高。将该材料应用于固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极,进行了电导率及电化学阻抗谱的测定。结果发现,La_1.5Sr_0.5Ni_1-xCo_xO_4+δ的电导率随着Co元素掺杂量的提高而升高,当x=0.4时La_1.5Sr_0.5Ni_0.6Co_0.4O_4+δ     

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。     

Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固体电解质的电子电导性研究

应用溶胶-凝胶法制备了Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固体电解质粉体,通过X射线衍射对所制备的电解质粉体进行了物相分析。研究表明,Sm2O3已经固溶到CeO_2中形成了具有萤石结构CeO_2基固溶体。经成型并在1450℃下烧结2 h获得致密的Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固体电解质。通过组装含有氧离子阻塞电极电池(-)致密Al2O3,Pt|Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)固态电解质|Pt,O2(+)测试空气中不同温度下的电子电导。应用扫描电子显微镜观察所制备试样的微观组织形貌,结果表明:制备的电解质组织致密,高温粘合剂、电解质及刚玉坩埚结合紧密,保证了阻塞电极的气密性。采用Hebb-Wagner离子阻塞电极法测定了Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)在空气气氛下的电子导电性。结果显示:在测量温度范围内Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固体电解质的电子电导率在1×10-8~1×10-6m S·cm-1之间,经计算得出活化能的平均值为0.9885 e V。     

Effects of MoO3 Amounts on Sintering and Electrical Properties of Ce0.8Nd0.2O1.9

The high purity (Ce_0.8Nd_0.2O_1.9)_1-x(MoO₃)_x(x=0, 0.005, 0.010, 0.020; Ce_0.8Nd_0.2O_1.9=NDC) solid solutions were prepared by modified sol-gel method. The structures and electric conductivities were characterized by X-ray diffraction(XRD), field-emission scanning electron microscopy(FESEM) and electrochemical impedance spectroscopy( EIS). The XRD results show that the materials were pure phase with a cubic fluorite structure. Compared to the undoped-NDC samples, MoO3 doped-NDC showed higher sintered density(over 96%) at reduced sintering temperature. The electric conductivity(σ_t) of (Ce_0.8Nd_0.2O_1.9)_1-x(MoO₃)_x at 400 ℃ was 9.58×10^–4 S/cm when x=0.010, which was higher than that of undoped-NDC samples(σ_t=3.29×10^–4 S/cm). The obtained optimal amount of the MoO₃ was x=0.010 in this system.     

制备条件对Ru/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2催化剂上CO_2甲烷化反应性能的影响

采用均相法制得Ce0.8Zr0.2O2载体,并以其为载体等体积浸渍制得一系列负载型Ru催化剂。在0.1 MPa、GHSV为10000 h-1、H2/CO2为3.5(物质的量比)的条件下,对催化剂进行评价。借助TG-DSC、BET、H2-TPR等技术对所制备的载体和催化剂进行表征,结果表明,500℃焙烧的载体具有适中的比表面积和孔径并形成了Ce-Zr固溶体,与载体形成弱相互作用的Ru能够显著提高催化剂的活性,适宜的还原方式能促进活性组分的均匀分布。采用500℃焙烧的载体浸渍Ru Cl3溶液,干燥后在400℃焙烧,并使用水合肼和H2两次还原后的催化剂活性最高,在290℃时,H2转化率可达到93.57%。     

Effects of doping Fe cations on crystal structure and thermal expansion property of Yb2Mo3O12

Crystal structures and thermal expansion properties of Yb_(2-x)Fe_xMo_3O_(12)(x=0.0,0.6,1.0,1.1,1.4) solid solutions have been studied by X-ray powder diffraction(XRPD) at different temperatures.Rietveld analysis of the XRPD data shows that Yb_(2-x)Fe_xMo_3O_(12) solid solutions adopt orthorhombic structure and have variable thermal expansion coefficients controlled by the ratio of Yb~(3+) to Fe~(3+).Yb_2Mo_3O_(12) shows anisotropic negative thermal expansion property,induced by the reductions in average Yb-O-Mo angle and average apparent Mo2-O bond length with increasing temperatures.As more Yb~(3+) substituted by Fe~(3+),the linear thermal expansion coefficients of Yb_(2-x)Fe_xMo_3O_(12) increase from negative to positive.A near-zero thermal expansion coefficient of 0.55×10~(-6)K~(-1) for Yb_(0.6)Fe_(1.4)Mo_3O_(12) is observed in the temperature range of 573-873 K     

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.     

长链双马来酰亚胺改性氰酸酯树脂及其复合材料

制备了长链双马来酰亚胺改性的氰酸酯树脂及其复合材料, 并对其进行了表征. 结果表明, 当长链双马树脂(MTHMI)占改性树脂的质量分数为37.5%时, 改性树脂(MTI/T₃)的5%热失重温度为414℃, 复合材料在室温和200℃时的拉伸强度分别为431.2和331.0 MPa, 弯曲强度分别为631.5和278.4 MPa, 复合材料的X-Y轴热膨胀系数为18.1×10^-6℃^-1, 吸湿率为1.4%. 实验结果表明, 该类树脂与普通双马改性氰酸酯树脂及分别由质量分数为20%和30% MTHMI改性的氰酸酯树脂MTI/T₁和MTI/T₂相比, 具有良好的加工性, 优异的耐热性和力学性能, 较低的吸湿性和热膨胀系数.     

Characterization of PdO/Ce0.8Y0.2O1.9 catalysts for carbon monoxide and methane oxidation

The Ce_0.8Y_0.2O_1.9 solid solution was prepared by nitrate sol–gel method, and a series of catalysts with different PdO loading were prepared using impregnation method. These catalysts were characterized by XRD, Raman, CO-TPR, CO₂- and O₂-TPD techniques. The PdO is highly dispersed on the surface of the solid solution when the loading is lower than 0.5 wt.%. As PdO loading increases to 2 wt.%, it begins to form the crystalline structure. CO₂-TPD profiles show that the CO adsorbed on highly dispersed PdO is more easily oxidized to CO₂ than that adsorbed on crystalline structure and O₂-TPD results indicate that it is more difficult to decompose for highly dispersed PdO than that for crystalline structure. CO-TPR profiles show that the highly dispersed PdO is easily reduced. Catalytic activities of these catalysts for CO and CH₄ oxidation indicate that both the highly dispersed and crystalline PdO are the active site for CO oxidation, while the crystalline structure is the active site for CH₄ oxidation.     

Li2O-CaO-Gd2O3-SiO2:Eu,Bi体系的结构和发光性能之间的关系

用X射线粉末衍射法研究了Li₂O-CaO-Gd₂O₃-SiO₂:Eu,Bi发光体系的物相组成随Gd₂O₃含量的变化,探讨了不同硅酸盐物种和结构对Eu³⁺和Bi³⁺发光特性的影响。结果表明,无Gd₂O₃组分时发光体是β-CaSiO₄多晶体,当Gd₂O₃/SiO₂比超过2.5%时,Ca₂Gd₈(SiO₄)₆O₂和LiGd₉(SiO₄)₆O₂物相逐渐增加,当其成为主要物相时,EU³⁺发光呈数倍增强,这2种含钆物相的结构既利于EU³⁺的红光发射又利于敏化剂向激活剂传输能量,所形成的固熔体是优良的发光基质材料。     

纳米ZrO2在O2/H2气中的表面效应

用ESR方法研究了一种纳米ZrO₂在普通H₂气中升温条件下的表面效应.ZrO₂上Zr³⁺的中心量约为1×10^-7mol/g.这些Zr³⁺中心是ZrO₂表面一些O^2-配位不饱和的Zr原子点位.在普通H₂气中,ZrO₂上的Zr³⁺中心数在温度低于400℃时变化很小.但在这一温度范围内从室温升温时,由ZrO₂表面羟基的H₂还原引起的F中心量随温度的升高而增加.温度高于400℃时,ZrO₂表面的Zr³⁺及F中心可与普通H₂气中存在的少量O₂气作用产生O₂^-,并伴随ZrO₂表面羟基的脱除而形成新的Zr³⁺.     

结构强健的Al2O3-SiO2气凝胶的 制备及可重复使用性能

通过纳米晶组装技术, 构筑了Al₂O₃-SiO₂复合气凝胶; 利用不同组分耐温性的差异, 经过热处理过程得到了骨架强健的Al₂O₃-SiO₂气凝胶. 研究了不同配比及热处理温度对材料微观结构和组分的影响, 确定了最佳制备条件, 得到了比表面积为123.9 m ²/g, 密度为 0.25 g/cm ³, 导热系数为0.029 W·m ^-1·K ^-1的气凝胶材料. 在泡水和冰冻等极端环境下, 气凝胶材料未发生结构的破坏, 模拟10次重复隔热应用(800 ℃, 30 min)后导热系数保持不变. 该隔热性气凝胶的开发有望解决未来飞行器隔热材料需重复使用的技术瓶颈, 为开发新型气凝胶隔热材料提供了新思路.