钙钛矿La1-xSrxCoO3的电化学电容性能

以溶胶-凝胶法制备La1-xSrxCoO3(x=0.2,0.4,0.6,0.8)电极材料,XRD表征证明所得产物属钙钛矿相.由循环伏安和充放电曲线测试了La1-xSrxCoO3在碱性介质中的电化学电容性能.结果表明,La0.6Sr0.4CoO3电极10 mA.cm-2电流密度的放电比电容为325 F.g-1,500周期循环后其比电容仍保持于315 F.g-1,比电容保持率97.0%.     

基于纳米CuO敏感材料的电流型NO2传感器研究

采用浸渍技术在多孔的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)中制备了纳米CuO敏感材料,并以其为敏感电极,YSZ为固体电解质,制备了一种新型的电流型NO2传感器。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了NO2传感器的相组成和微观形貌,应用IM6e型电化学工作站测试了其气敏性能。结果表明,CuO颗粒粒径约为100 nm,且与基体结合紧密。在500～600℃时,传感器对NO2表现出良好的敏感性。在极化电压为-300 mV,NO2体积分数为0～5.0×10-4时,传感器的响应电流值与NO2浓度之间呈良好的线性关系。在被测气体总流量为400 cm3/min时,传感器信号90%的响应和恢复时间均为50 s。传感器响应信号在测试时间内具有良好的稳定性。共存气体O2和CO2对传感器的敏感性几乎没有影响。     

La1-xSrxFeO3钙钛矿型氧化物中的晶格氧用于甲烷部分氧化制合成气

采用燃烧法制备了Sr掺杂钙钛矿型氧化物La_1-xSr_xFeO₃（x=0,0.3,0.5,0.9）载氧体,对载氧体分别进行X射线衍射、扫描电镜和H₂程序升温还原反应表征,在热重循环装置和固定床反应装置上考察甲烷与载氧体晶格氧的部分氧化反应.结果表明,La_1-xSr_xFeO₃氧化物中的晶格氧适用于甲烷部分氧化制合成气,晶格氧的得失是一个可逆过程,Sr的掺杂提高了载氧体的供氧能力,5次循环后载氧体得失晶格氧的能力没有明显的衰减.从甲烷转化率、n（H₂）/n（CO）比以及H₂和CO的选择性等方面来考虑,x=0.3-0.5比较理想,甲烷转化率维持在70%左右,气体产物中n（H₂）/n（CO）约为2,CH₄没有发生明显的裂解.     

La2-xSrxFeNiO6催化剂的制备及其催化甲烷燃烧性能研究

以柠檬酸为络合剂,通过溶胶-凝胶法制备La_(2-x)Sr_xFeNiO_6(x=0、0.5、1、1.5、2)系列催化剂,考察A位离子Sr掺杂对La_2FeNiO_6催化甲烷燃烧性能的影响。通过X射线衍射、程序升温还原、比表面积测定和热重分析等技术进行物理性能表征。结果表明,Sr的掺杂可以改变双钙钛矿晶体结构,提高了晶格氧的数量,改善催化活性。当x=1时,LaSrFeNiO_6催化甲烷燃烧活性最好,其比表面积为7.9m~2·g~(-1),T10%(起燃温度)为370℃,T90%(完全转化温度)为535℃;同时,反应活化能最小,为78.8k J·mol~(-1)。     

La1-xSrxFeO3-δ系钙钛矿材料的表征和性能

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La_1-xSr_xFeO_3-δ(x=0.0~0.6)系列粉体。用FTIR、TG-DTA、XRD等对产物形成过程及结晶学特征进行了研究，考察了合成样品与Sm_0.2Ce_0.8O_1.9(SDC)的化学相容性；利用碘滴定法测定了该系列产物中Fe元素的平均表观化合价和氧的非化学计量值。结果表明，所合成的系列样品均形成具有ABO₃型结构的钙钛矿固溶体。随A位取代Sr含量的增加，IR谱图上560 cm^-1附近B-O键伸缩振动的红外吸收峰蓝移，意味着钙钛矿产物中Fe-O键的共价性成分增强。实验还发现，Fe元素的平均化合价先随样品中Sr含量的增加而升高，并以La_0.6Sr_0.4FeO_3-δ样品达最高，而后降低；样品中氧的非化学计量值则随掺Sr量的增加单调增大。四探针法电导测量结果表明，在x≤0.4时，La_1-xSr_xFeO_3-δ系列陶瓷烧结体在中温(450~800 ℃)区的电导率，随Sr掺入量的增大而增大，La_0.6Sr_0.4FeO_3-δ样品的电导率最高，进一步增大Sr含量导电性能变差。在低温段，样品的导电行为符合小极化子导电机制。该系列材料与SDC电解质材料具有良好的化学相容性。     

基于LaFe1-xPdxO3纳米纤维的三明治结构甲苯传感器研究

采用静电纺丝法制备了LaFe_1-xPd_xO₃(x=0、 0.05、 0.1和0.2)纳米纤维,均匀涂覆于刻有叉指铂金电极的硅基底表面形成敏感薄膜,设计了一种三明治结构甲苯传感器。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱仪,表征了LaFe_1-xPd_xO₃纳米纤维的相组成和微观形貌,分析了LaFe_1-xPd_xO₃纳米纤维敏感机理和电化学特性,测试了甲苯传感器的灵敏特性、温度特性、动态响应和选择稳定性。结果表明,甲苯浓度在1.0～30.0μg/m³范围内,传感器(LaFe_0.9Pd_0.1O₃)灵敏度与甲苯浓度呈良好的线性关系。当温度为200℃,甲苯浓度为30μg/m³时,传感器响应为99.8,动态响应和恢复时间分别为3.8和1.8 s,对苯、二甲苯、乙醇、甲醛和丙酮等气体无明显...     

Sol-gel法制备La1-xSrxMnO3巨磁电阻薄膜材料

利用sol-gel法在单晶硅Si(100)衬底上,制备了钙钛矿La     

纳米钙钛矿型Ca1-xBixMnO3-δ的合成及其作为可充碱性电池阴极材料的可行性研究

采用共沉淀合成法制备了Bi不同取代量的纳米Ca1-xBixMnO3-δ,其中烧结温度由TG-DTA测试确定.用原子吸收对其进行了分组分析,采用XRD, TEM对其结构和晶粒的大小及形貌进行了分析,并与高温固相法和硬脂酸法制备样品进行比较.结果表明,Bi取代量的不同,所得样品的物相也随之发生变化.但不同制备方法所得样品的物相相同,晶粒的平均粒径不同,但均属纳米级.当在碱性溶液(9 mol/L KOH)中进行充放电性能测试时发现,取代量x=0.l时Ca1-xBixMnO3-δ的放电容量为380 mAh/g,与同等条件下国际一号样(MnO2)的放电容量248 mAh/g相比,提高了53%.在充放电实验中,电极的可充性能比国际一号样及无取代的CaMnO3-δ有很大的提高.因此有希望作为可充电池阴极的活性材料.本文还利用循环伏安方法对其充放电机理进行了初步讨论.     

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     

NO对LaMnO3与La0.8K0.2MnO3催化氧化碳烟活性影响

采用柠檬酸络合法制备LaMnO3和La0.8K0.2MnO3钙钛矿催化剂,运用程序升温氧化(TPO)考察在不同反应气氛下催化燃烧碳烟的活性,并通过XRD,O2-TPD,NO-TPD,XPS以及NO预处理后O2-TPD等技术对催化剂进行表征和分析。结果表明,NO的存在促进了碳烟的催化氧化,但是对LaMnO3和La0.8K0.2MnO3氧化碳烟的促进效果不同。这与催化剂表面氧空位和活性氧物种有密切联系。     

负载型钙钛矿La0.8Sr0.2MnO3/SBA-15催化燃烧甲苯的研究

采用逐层负载-孔道内氨/水蒸气原位羟化法制备了一系列负载型钙钛矿La_0.8Sr_0.2MnO₃/SBA-15催化剂,用XRD、BET、TG-DTG、XPS、H₂-TPR等手段对催化剂的物性结构等进行了表征,并在常压连续流动固定床反应器上评价了该催化剂对甲苯催化燃烧的催化性能。结果表明,逐层负载-孔道内氨/水蒸气原位羟化法的使用有助于活性组分La_0.8Sr_0.2MnO₃进入SBA-15的孔道,并在SBA-15上形成钙钛矿结构。La_0.8Sr_0.2MnO₃/SBA-15上钙钛矿结构的形成和晶格氧的出现,可为催化剂提供较多的活性中心,有利于其催化燃烧甲苯的活性。     

基于纳米Zr3Y2O9交叉敏感的苯和三甲胺传感器

基于纳米Zr3Y2O9对苯和三甲胺的催化发光有交叉敏感现象,建立了同时测定空气中苯和三甲胺的新方法。在两个波长处分别确定苯和三甲胺的响应关系,再通过两个波长处的叠加发光信号准确获取苯和三甲胺的浓度。最佳实验条件为:两个分析波长分别为440和540 nm,敏感材料表面温度313℃,载气流速140 mL/min。方法的检出限(3σ)分别为苯(440 nm)0.30 mg/m3和三甲胺(540 nm)0.70 mg/m3,线性范围分别为苯(440 nm)0.8~105.0 mg/m3、苯(540 nm)3.0~130.0 mg/m3、三甲胺(440 nm)2.5~232.0 mg/m3和三甲胺(540 nm)1.2~156.0 mg/m3,回收率为苯96.8%~102.3%和三甲胺97.6%~103.4%。常见共存物(甲醛、乙醇、丙酮、氨、二氧化硫和二氧化碳等)不干扰测定。连续200 h通浓度均为50 mg/m3的苯和三甲胺混合气体,发光强度的相对标准偏差低于2.0%,表明此纳米级钇锆复合氧化物对苯和三甲胺的敏感性是长寿命的。本方法充分利用了交叉敏感现象,可以实现空气中苯和三甲胺的在线分析。     

基于La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85新型极限电流型氧传感器的研究

对中温固体氧离子导体———La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85材料分别在1300,1350,1400和1450℃4个温度下烧结4 h,之后对其进行XRD,SEM和阻抗谱等测试。实验结果显示:当烧结温度为1400℃时,样品为单一的La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85晶体相,晶粒排列较为紧密,致密度达到96.6%,且不同温度下的电导率均最高。然后,选取在该温度下烧结的大小不同的两片陶瓷片制作了一种新型结构的电流型氧传感器。改变测试环境中的氧浓度的大小,在600,650和700℃3个温度下对传感器的气敏特性进行了测试。从测试的结果中发现:传感器极限电流与氧浓度并不呈现传统的线性关系。根据Fick第一定律、法拉第定律和Langmuir吸附方程对这种氧传感器的极限电流与氧浓度的关系进行了理论推导,得到了新的关系表达式,实验结果也验证了理论推导出的结果的合理性。此外,在温度为600℃时,对该传感器的响应时间进行了测试,上升和下降响应时间均为10～15 s。     

LaMn1-xMgxO3钙钛矿的低温磁性

采用乙二胺四乙酸-柠檬酸联合溶胶凝胶法合成了B位掺镁的简单钙钛矿纯相样品LaMn1-xMgxO3(x=0~0.50). Mg在钙钛矿B位的掺杂和调节Mn3+/Mn4+的摩尔比强烈地影响样品的磁性行为. x≤0.08时, 样品低温下表现弱的铁磁性; x≥0.18时, 随着Mg掺杂引入的Mn4+离子间的反铁磁性超交换作用与Mn3+-Mn4+离子间的铁磁性双交换作用使样品在低温下呈现自旋玻璃态. 随着Mg2+掺杂量的增加, 样品的磁有序温度与自旋凝固温度单调降低.     

La1－xSrxNi1－yFeyO3型钙钛矿双功能氧电极的电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了一系列La_1－xSr_xNi_1－yFe_yO₃ (x＝0, 0.1, 0.2, 0.5; y＝0～1.0)型的钙钛矿催化剂, 以活性碳为载体, PTFE乳液为粘接剂制备双功能氧电极. 对催化剂进行了XRD结构分析以及SEM分析和BET比表面积测量. 采用三电极体系测试了氧电极的稳态极化曲线和电化学交流阻抗谱并对其阴极极化和阳极极化的交流阻抗谱图进行分析. 通过等效电路的拟合研究了该系列双功能氧电极氧还原反应的工作机理. 实验表明对于LaNiO₃化合物, B位掺杂可显著提高催化剂的电催化性能; 电极氧还原反应的极化主要由电荷转移反应和Nernstian扩散过程造成. 通过各个电极对于催化分解H₂O₂的分解速率常数的测定得知, Ni离子对于催化H₂O₂分解反应的活性大于Fe离子, 继续在对于氧还原反应和氧析出反应都具有较高电催化活性的LaNi_0.8Fe_0.2O₃催化剂上进行A位掺杂Sr离子后显著提高了催化剂分解H₂O₂的催化活性, 主要是因为氧空位的增多和金属离子d电子含量的降低有利于催化分解H₂O₂的活性的提高, 但由于氧空位的增多导致催化剂电导率的降低, 所以其电催化活性降低了. 通过多圈循环伏安扫描的测试, 催化剂LaNi_0.8Fe_0.2O₃有很好的稳定性.     

基于SnO2-In2O3复合纳米纤维的薄膜型甲醛传感器研究

采用双喷嘴静电纺丝技术制备了SnO2/In2O3复合纳米纤维,涂敷于带有金电极的氧化铝陶瓷管表面形成敏感薄膜,设计了一种新型薄膜型甲醛传感器。采用X射线衍射仪、热场发射扫描电子显微镜、O2-程序升温脱附仪和X-射线光电子能谱(XPS)仪,表征了SnO2/In2O3纳米纤维的相组成和微观形貌,分析了敏感薄膜成分配比对甲醛吸附强度与电化学的影响机理。在气体传感器静态测试系统上,采用XEDWS-60A型气敏元件分析仪测试了甲醛传感器敏感特性、温度特性、湿度特性、动态响应、抗干扰和稳定性。结果表明,以S50纳米纤维为敏感薄膜(膜厚为240 nm)的甲醛传感器,在温度为500℃,甲醛浓度为0.5~50 mg/L时,传感器线性度和灵敏度最大值分别为96.8%和97.5%,承受的温度上限为1000℃,动态响应和恢复时间分别为23和12 s。此传感器对CO、NO x、甲苯、菲、丙酮和甲醇等气体具有良好的抗干扰性能。在汽车上连续使用12个月后,响应衰减了5.5%,响应正常时间为6.4个月。     

基于含Ni稀土钙钛矿LaNiTiO3的过氧化氢无酶传感器

合成了一种含Ni的新型稀土钙钛矿纳米氧化物LaNiTiO3,研究了其催化活性,并以此构建了一种简单、快速、性能稳定的检测过氧化氢(H2O2)无酶电化学传感器。采用X-射线衍射仪、傅立叶红外光谱仪、透射电子显微镜、X-射线荧光光谱仪以及扫描电子显微镜等手段对合成材料的组成、结构和形貌等进行了表征,并通过循环伏安法和电流-时间曲线研究和优化了基于该材料构建的无酶传感体系。结果表明,以LaNiTiO3(0.5 g/L,8.0μL)修饰的工作电极在0.1 mol/L NaOH中对H2O2呈现良好的电催化性能:响应时间短(约2 s)、线性范围宽(0.2μmol/L~8.0 mmol/L)、检出限低(0.05μmol/L,S/N=3)、灵敏度高(957μA·L·mmol!1cm!2)、重现性好和抗干扰能力强,优于最近报道的其它传感器,有望用于生物医学等实际样品H2O2检测分析中。     

固体氧化物燃料电池La0.7Sr0.3Cr1-xMnxO3-δ阳极性能研究

采用溶胶凝胶法制备了La0.7Sr0.3Cr1-xMnxO3-δ(x=0.3,0.4,0.5,0.6)系列阳极粉体。在1000℃下焙烧后,XRD结果显示粉体物相为单一的钙钛矿相。制备以La0.7Sr0.3Cr1-xMnxO3-δ为阳极,Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)为电解质,Pr0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ-SDC复合阴极的电解质支撑型固体氧化物燃料单电池。由扫描电子显微镜(SEM)观察表明单电池电解质致密,阳极孔径分布均匀,厚度约为20μm,多孔阴极厚度为10μm。采用直流四电极法测试以La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ为阳极用湿氢气作燃料时在800℃下获得最大输出功率为232.84 mW.cm-2,短路电流为0.92 A.cm-2。     

La1-xCaxMnO3纳米颗粒的制备及氧还原催化性能

本文采用溶胶凝胶法制备了一系列不同Ca含量的钙钛矿型氧化物La1-xCaxMnO3(x=0~0.4)纳米颗粒,X射线粉末衍射及精修、扫描电镜表征显示其相纯度和结晶度高,颗粒平均粒径约40 nm。在0.1 mol.L-1KOH水溶液中进行的氧还原电催化性能测试显示,La0.7Ca0.3MnO3样品催化活性最高,表观电子转移数接近4,还原电流密度与Pt/C催化剂相当,而催化稳定性优于Pt/C。进一步研究了La1-xCaxMnO3样品中Mn价态、晶胞参数的改变对氧还原催化活性的影响,结果表明当x=0.3时,催化剂中Mn处于混合价态,Mn-O键长适中,最有利于电催化反应。     

La1-xCaxMnO3外延薄膜的制备、结构及磁电阻效应

采用溶胶-凝胶旋涂法在单晶LaAlO3 (100)基片上生长了La1-xCaxMnO3(x=0, 0.05, 0.1, 0.2)外延薄膜. 利用X射线衍射仪(XRD)、 原子力显微镜(AFM)、 聚焦离子束系统(FIB)、 X射线光电子能谱分析仪(XPS)、 振动样品磁强计(VSM)和磁性测量系统(MPMS)对样品的结构、 形貌、 价态、 居里温度和磁电阻效应进行了研究. 结果表明, 薄膜为立方钙钛矿结构, 具有明显的(100)外延生长取向和平整的表面. 在居里温度附近, 样品发生铁磁-顺磁转变. 随着Ca2+掺杂量的增加, 样品的居里温度升高, La0.8Ca0.2MnO3的居里温度为264 K. 随温度的变化, 样品发生了金属-绝缘体转变. 样品还具有较大的磁电阻效应, 在H=2.0 T, T=210 K时, La0.95Ca0.05MnO3的磁电阻达到80.9%.