La1-xCaxFeO3-δ系阴极材料的GNP法合成及电性能研究

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成了LaFeO₃及La_1-xCa_xFeO_3-δ(x=0.1～0.5)系列粉体，用TG-DTA、XRD、TEM、SEM等对产物形成过程及微结构进行了表征。结果表明，所合成的系列样品均形成钙钛矿结构的单相固溶体。在x≤20mol%的Ca含量范围内，产物为正交钙钛矿结构；当x>30mol%时，转变为立方钙钛矿相。相同条件下产物的衍射峰强度、晶胞体积及晶粒尺寸都随Ca含量的增大而减小。采用直流四端子法测量了烧结体在中温(450～800 ℃)区的电导率。掺杂使样品导电能力显著增强，电导率随Ca²⁺掺入量的增大先增大后减小，La_0.6Ca_0.4FeO_3-δ样品的电导率最高。在低温段，各样品的导电行为符合小极化子导电机制，导电活化能为13.67～22.70 kJ·mol^-1。     

Ba0.4Sr0.6Co1-xFexO3-δ系阴极材料的制备和表征

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Ba_0.4Sr_0.6Co_1-xFe_xO_3-δ(x=0.0～0.8)系列粉体。利用XRD和SEM对材料的结构和微观形貌进行分析,用直流四端子法测量了烧结陶瓷体在中温(450～800 ℃)范围内的电导率。结果表明,制备的样品为单一钙钛矿相,随着Fe含量增加,XRD衍射峰值向高角度方向稍有偏移。电导率随着温度及Fe含量的变化出现极大值,在x＜0.2时,Ba_0.4Sr_0.6Co_1-xFe_xO_3-δ系列烧结体在中温(450～800 ℃)区的电导率,随Fe掺入量的增大而增大,x=0.2样品的电导率最高,800 ℃时达244.7 S·cm^-1,远超过文献报道值,进一步增大Fe含量导电性能变差。     

复合阴极材料La1-xSrxCuO3-δ-SDC的制备及电学性能

合成具有单相正交钙钛矿结构的La1-xSrxCuO3-δ(x=0.15, 0.2, 0.3, 0.4)系列样品, 碘量滴定法实验结果表明, 随着Sr掺入量的增加, Cu3+离子的含量逐渐增加. 电学性能研究结果表明, La0.7Sr0.3CuO3-δ电导率最高, 与La0.6Sr0.4CoO3-δ相比, La0.7Sr0.3CuO3-δ具有更好的电化学性能, 可作为一种新的中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料. 将La0.7Sr0.3CuO3-δ与不同质量比的中温电解质Ce0.85Sm0.15O2-δ(SDC) 固相混合, 制备复合阴极材料, 电化学性能测试结果表明, 掺入适量的SDC有利于降低La0.7Sr0.3CuO3-δ电极的极化, 获得性能更优越的IT-SOFC阴极材料, 提高在中温区单电池的输出功率.     

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%.     

阴极材料LaFe0.8-xCuxNi0.2O3的合成和烧结性能

LaFe_0.8-xCu_xNi_0.2O₃ (x=0.0~0.2) (LFCN), a new cathode material of solid oxide fuel cell (SOFC), was synthesized by Co-precipitation method using sodium bicarbonate. The lattice structures of samples with different x contents were characterized by XRD. Porosity and density of the porous LaFe_0.8-xCu_xNi_0.2O₃ (x=0.0~0.1) as a function of sintering temperature were investigated. It was found that the orthorhombic structure could be formed after calcination at 900 ℃ for 4 h. The particle size of LFCN was about 350 nm. The density of the porous LFCN increased with sintering temperature, but the opposite was true for the porosity. On the other hand, at the same sintering temperature, the porosity of LaFe_0.8-xCu_xNi_0.2O₃ (x=0.0~0.1) decreased with increasing x contents. It is indicated that the dopant of Cu on LaFe_0.8Ni_0.2O₃ can facilitate the sintering of the materials. After sintering at 1 100 ℃ for 4 h, the porous LaFe_0.7Cu_0.1Ni_0.2O₃ was still with appropriate structure, and its porosity was 29%.     

低温合成超导体Ba1-xKxBiO3

先以BaCO₃和Bi₂O₃为原料由传统的固相反应制备纯BaBiO₃,然后在低温下将用KOH-KF熔盐处理这样的拓扑反应合成了Ba_1-xK_xBiO₃超导体. 所有样品均进行了粉末X射线衍射（XRD）和磁性表征. XRD结果表明,所得Ba_1-xK_xBiO₃样品均为纯相,且均可用赝立方晶胞指标化. 磁性测量表明所有样品具有超导电性,最高超导转变温度（T_c）为30.6 K. 讨论了反应时间、前驱体与熔盐质量比对超导转变温度的影响. 最佳的反应条件为：反应温度450 ℃,反应时间4 h,BaBiO₃：KOH：KF质量比1：5：2.5.     

Sr含量对La2-xSrxNiO4 (x = 0.0~1.2)上NO分解的影响

研究了Sr含量对La_2&;#8722;xSr_xNiO₄上氧化还原性能和NO分解的影响, 发现活性在x = 0.6时达到最大值. TPD和TPR等的表征结果说明样品在x = 0.6时具有比较匹配的氧化、还原能力, 从而使O₂的脱附和NO的吸附变的相对容易, 提高了催化活性. 研究结果说明在T<700℃时, O₂的脱附比较困难, 是NO分解反应的速控步骤; 随着反应温度的增加(T>700℃), O₂的脱附变的容易, NO的活化吸附(NO + V_o + Ni²⁺→NO^&;#8722;-Ni³⁺)成为反应的速控步骤. 氧空位的存在是NO分解的前提条件, 但氧空位的量与反应活性并不是呈正比关系.     

纳米Ce1-xLaxO2-δ的微波引诱燃烧合成及其性能表征

Nanometer Ce_1-xLa_xO_2-δ solid solutions were synthesized by microwave-induced combustion process us-ing cerium nitrate hexahydrate， lanthanum nitrate hexahydrate and urea as raw materials. The process took only six minutes to obtain La₂O₃-doped CeO₂ nanopowders. The nanopowders were characterized by XRD， Laser Raman spectrum ， UV-Vis spectroscopy，field-emission scanning electron micrograph(FE-SEM)and TEM. The results revealed that the grain size of Ce_1-xLa_xO_2-δ varied from 20 to 40 nm calculated by Scherer formula through the plane of (111)， that oxygen vacancy was produced in the crystal lattices and the concentration of oxygen vacancy was increased with La doping， therefore the covalence of Ce-O bond was strenthened， which results in more intensive UV-C(200～280 nm)absorption. It can be seen from SEM that the porous appearance was obtained. Grain size is no more than 40nm observed from TEM.     

均匀共沉淀法制备BaTiO3 -Nix Zn1-x Fe2 O4 核-壳粒子及其性能

以尿素为沉淀剂, 在无后续热处理的情况下, 采用均匀共沉淀法制备了BaTiO3-NixZn1-xFe2O4核-壳粒子. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 能谱仪(EDS)及振动样品磁强计(VSM)对BaTiO3-NixZn1-xFe2O4核-壳粒子的形貌、 结构、 成分和磁性能进行了表征. 结果表明, 制备的核-壳结构粒子中NixZn1-xFe2O4壳层在BaTiO3颗粒的表面包覆完整. 通过控制共沉淀中NiCl2·6H2O与ZnCl2的摩尔比可以调控BaTiO3-NixZn1-xFe2O4核-壳粒子的磁性; 加入的NiCl2·6H2O与ZnCl2摩尔比为7∶3时制得的核-壳粒子具有较好的磁性能, 其饱和磁化强度和矫顽力分别为26.999 A·m2/kg和902.787 A/m.     

La2(CO3)3纳米线的微乳液法制备与表征

La₂(CO₃)₃ nanowires were prepared in the nonionic surfactant microemulsion(Triton X-100/cyclohexane/water)system. Transmission electron microscopy (TEM) and selected area electronic diffraction (SAED) were used to characterize the shape and size of the products. The results showed that the pH value and concentration of mother solution, temperature and aging time all could affect the morphology and size of the La₂(CO₃)₃ nanowires. The lengths of the nanowires were more than 10 μm and the diameters were in the range of 30～200 nm.     

固溶体结构对Ca2-xSrxZn4Ti15O36∶Pr3+发光性质的影响

Ca_2-xSr_xZn₄Ti₁₅O₃₆∶Pr red long decay phosphor was synthesized by high temperature solid state reaction. Photoluminescence property and crystalline and unit cell parameters of the orthorhombic were investigated by fluorescence spectrophotometer and by powder X-ray diffraction, respectively. The emission intensity at 618 nm changes sharply when the concentration of Sr²⁺ (x) is less than 0.1 and the emission intensity reaches the maximum when x is equal to 0.007. There is an obviously broad excitation band at 270 nm when x is equal to 0.003 and it disappears gradually when x is over 0.01. The unit cell a parameter of Ca_2-xSr_xZn₄Ti₁₅O₃₆∶Pr decreases while c parameter increases with the increases of the concentration of the doped Sr²⁺. When x is over 0.1 the value of the unit cell parameters a and c become stable. TL peaks of Ca₂Zn₄Ti₁₅O₃₆∶Pr, Ca_1.993Sr_0.007Zn₄Ti₁₅O₃₆∶0.002Pr³⁺, 0.002Na⁺, are located at 62 ℃, 88 ℃, respectively, which indicates that there are deeper traps in Ca_1.993Sr_0.007Zn₄Ti₁₅O₃₆∶0.002Pr³⁺, 0.002Na⁺.     

Pr0.6-xNdxSr0.4FeO3-δ电极材料的光谱及性能研究

以柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法合成了ABO₃型钙钛矿结构的Pr_0.6-xNd_xSr_0.4FeO_3-δ(x=0.0～0.6)系列稀土复合氧化物粉体。利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和激光共焦拉曼光谱(LRS)对产物的晶体结构进行了表征。分别采用热膨胀仪测定烧结陶瓷体的热膨胀系数(TEC)；TG-DTA记录材料的热稳定性；XRD研究阴极材料与中温电解质Sm_0.2Ce_0.8O_1.9(SDC)及La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ(LSGM)的化学相容性；SEM观察阴极/电解质复合材料的断口形貌。结果表明，该系列样品在高、低温热循环过程中化学稳定、晶型稳定；在室温至1 100 ℃范围内的平均热膨胀系数为1.16 × 10^-5 K^-1，与SDC及LSGM的热膨胀系数十分接近。阴极/电解质混合粉体1 200 ℃煅烧10 h，XRD未检测到新物质；SEM显示复合层断面界面清晰，没有相互扩散现象。该体系有望成为以SDC或LSGM为电解质的中温固体氧化物燃料电池合适的阴极材料。     

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La_1-xCa_xMnO₃(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^-1 KOH水溶液中进行的氧还原电催化性能测试显示, La_0.7Ca_0.3MnO₃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La_1-xCa_xMnO₃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。     

(ZrO2)1-x(Yb2O3)x纳米晶的水热法合成及其烧结体的电性能

(ZrO₂)_1-x(Yb₂O₃)_x (x=0.07, 0.09, 0.11) nanocrystallites were hydrothermally prepared in basic media by using co-precipitated Zr(OH)₄ and Yb(OH)₃ as precursor. The nanocrystallites have small particle sizes of 5.8~7.5 nm, narrow size distribution, less agglomeration and high sinterability. The oxide-ionic conduction properties of the prepared ceramics were investigated by means of AC impedance spectroscope, oxygen concentration cell at 600~1 000 ℃. The results show that the ceramic with x=0.09 is superior to the ceramics with x=0.07 and 0.11 in oxide-ionic conduction.     

纳米钙钛矿LaxSr1-xFe1-yCoyO3复合氧化物的制备和表征

用甘氨酸-硝酸盐燃烧合成法，制备La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃复合氧化物的陶瓷粉末，对该钙钛矿型氧化物进行了XRD、IR、紫外漫反射光谱及循环伏安曲线分析。结果表明：该复合氧化物粉体平均晶粒为15.3～29.8 nm,为立方和正交晶系。该氧电极具有双功能催化特性，但不完全可逆。对水溶液染料进行光解实验，利用紫外-可见、人工神经网络光度法研究La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃的催化性能。结果表明：CO²⁺的加入可使La_xSr_1-xFeO₃的光催化活性有所提高，B位离子(Fe³⁺，CO²⁺)改变与加入，使La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃(x=0.7，0.3；y=0.3，0.9，1)光催化活性高于La_xSr_1-xFeO₃。同时，对5种染料进行紫外光解，在0.75 h，脱色率大于91%，并为动力学一级反应。     

层状Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2正极材料的合成与电化学性能研究

采用共沉淀-喷雾造粒法制备前驱体, 于750 ℃在空气中煅烧20 h合成出层状Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂正极材料, 并用XRD, SEM, 粒度分析和电性能测试考察了所得材料结构、形貌及电化学性能. 本层状Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂正极材料具有α-NaFeO₂结构, 六方晶系, R3m空间群, 其晶胞参数为a＝0.2865 nm, c＝1.4238 nm. 当材料分别在2.8～4.2, 2.8～4.5 V间进行充放电时, 其首次放电容量分别为173.5和185.4 mAh•g^－1, 首次充放电效率分别为90%和83.8%, 40次循环后容量保持率分别为96%和84%.     

层状Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2正极材料的合成与电化学性能研究

采用共沉淀-喷雾造粒法制备前驱体, 于750 ℃在空气中煅烧20 h合成出层状Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂正极材料, 并用XRD, SEM, 粒度分析和电性能测试考察了所得材料结构、形貌及电化学性能. 本层状Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂正极材料具有α-NaFeO₂结构, 六方晶系, R3m空间群, 其晶胞参数为a＝0.2865 nm, c＝1.4238 nm. 当材料分别在2.8～4.2, 2.8～4.5 V间进行充放电时, 其首次放电容量分别为173.5和185.4 mAh•g^－1, 首次充放电效率分别为90%和83.8%, 40次循环后容量保持率分别为96%和84%.     

电解Co-Ni-Mn合金制备LiCo1/3Ni1/3Mn1/3正极材料

由Co-Ni-Mn合金出发，采用电解方法合成了含3种过渡金属元素的前驱物，再利用该前驱物制备了锂离子二次电池正极材料LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3。XRD测试结果表明通过该方法制备的正极材料具有较好的层状结构，SEM测试则显示材料由规则形状的1 μm左右颗粒组成。通过XPS实验证明Co、Ni、Mn 3种过渡金属元素在该材料中的价态分别为+3，+2，+4。采用循环伏安法对材料的电化学行为进行了研究，表明该材料具有较好的充放电可逆性。该材料在150 mA·g^-1电流下经过50周的恒电流充放循环后容量仍能保持在160 mAh·g^-1。     

层状LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料的合成及电化学性能研究

采用液相法在800 ℃空气中烧结20 h合成出层状LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂正极材料。通过XRD、IR、SEM、XPS和电化学性能测试考察了产物的组成、结构、形貌及电化学性能。结果表明，所合成的LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂为六方单相，层状结构发育完善；产物呈球形且粒度小，分布窄，平均粒径为0.3 μm。以1 mA·cm^-2的电流密度，在2.7～4.3 V区间进行充放电测试，前4周的充放电比容量分别为168/160 mAh·g^-1、169/162 mAh·g^-1、165/160 mAh·g^-1、163/158 mAh·g^-1，循环性能优良。循环伏安实验表明，该材料在3.9 V附近出现了一对对称性好的氧化还原峰。