Ca2-3xLa8+2x□x(SiO4)6O2的合成及其导电性能的研究

The silicate oxyapatites Ca_2-3xLa_8+2x□_x(SiO₄)₆O₂(x=0, 0.17, 0.33, 0.50, 0.67) was synthesized via a sol-gel method at low temperature. The apatite phases have been characterised by X-ray diffraction (XRD), conducting properties was studied by electrical chemistry impedance spectroscopy (EIS). The conductivity of La_9.33□_0.67(SiO₄)₆O₂ is 1.58×10^-3 S·cm^-1 at 700 ℃, it is higher about 4 270 times than that of Ca₂La₈(SiO₄)₆O₂, the activation energy is decreasing from 1.37 eV to 0.84 eV. With cation vacancies increasing,the conducting mechanism is gradually translation from a direct linear pathway free oxygen ion conduction to a curve pathway interstitial oxygen ion conduction. The electrical conductivities is almost independent of the oxygen partial pressure, this suggests that the oxyapatites exhibited almost pure O^2- ion conduction over a wide range of oxygen partial pressure.     

层状钙钛矿型Sm2-2xSr1+2x-2yCa2yMn2O7(x=0.2，0.3，0.4，0.5；y=0，0.2，0.3)的溶胶凝胶合成及电性能研究

Layered perovskite manganites with a nominal chemsitry of Sm_2-2xSr_1+2x-2_yCa_2yMn₂O₇(x=0.2, 0.3, 0.4, 0.5; y=0, 0.2, 0.3) were prepared using sol-gel method. The crystal structures of these compounds were studied by X-ray diffraction (XRD) and FTIR absorption spectra. The absorption peaks become weaker and move a little to higher frequency with increasing of Sm/Sr concentration. As the Sm doping increases to x=0.2 and x=0.3, the absorption peaks show a cubic structure character, reflecting that the samples suffer from a transition from tetragonal structure to cubic structure. This coincides with the X-ray diffraction results. The high temperature electrical properties were studied by conventional four-probe method. Although all samples exhibit the semiconductive behavior, lnρ-1 000/T curves are not linear and they obey the small polaron hopping mechanism. Moreover, the resistivity decreases with x reducing. This is due to that Sm doping increases the Jahn-Teller ion Mn³⁺/Mn⁴⁺ ratio, and decreases the e_g bandwidth.     

BaCe0.9Nd0.1O3-δ柠檬酸盐法合成、表征及其在中温区的电导率

A precursor of BaCe_0.9Nd_0.1O_3-δ solid electrolyte was synthesized by the sol-gel method and sintered at 1400℃.The obtained gels and powder were characterized by differential and ther mogravimetric thermal analysis(TG-DTA),X-ray diffraction(XRD), transmissi on electron microscopy(TEM).Using the sintered samples as solid electrolyte and silver-palladium alloy as electrodes,electrical conductivities under different gas ambiences at intermediate temperature (400～600℃) were measured. In moist hydrogen atmosphere, the conduction is a little higher than that of dry hydrogen atmosphere. In hydrogen atmosphere, proton conduction may predominate, leading to an increase in conductivity and a decrease in activation energy.     

中温固体氧化物燃料电池阴极Sr3Fe2-xNixO7-δ(x=0,0.1,0.2,0.3)的制备与性能

采用溶胶凝胶法(sol-gel)合成了Sr_3Fe_(2-x)Ni_xO_(7-δ)(x=0,0.1,0.2,0.3)系列阴极材料,通过X射线衍射、热膨胀系数测试、电导率测试、极化阻抗(R_p)测试、单电池性能测试等对材料的物相结构、热力学性能、电化学性能进行了表征。结果表明,所有样品均成功合成为具有类钙钛矿结构的单一纯相。热膨胀系数随着Ni元素掺杂含量的提高而不断下降。其高温电导率随着Ni元素掺杂含量的提高而升高,SFN30具有该系列最高的电导率101 S·cm~(-1)。该系列样品的极化阻抗随着Ni元素掺杂含量的提高呈现先下降后上升的趋势,SFN10在800℃具有小的极化阻抗(R_p=0.078 8Ω·cm~2)。电解质支撑的单电池输出功率变化趋势与极化阻抗趋势一致,SFN10在800℃获得421.6 mW·cm~(-2)的输出功率密度。     

含氟CaO-P2O5-SiO2-Na2O-B2O3玻璃陶瓷的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法制备CaO-P₂O₅-SiO₂-Na₂O-B₂O₃体系前驱体粉末,用CaF₂替代部分CaO再次制备前驱体粉末。 通过TG-DSC分析确定结晶温度为865 ℃,经过热处理获得主晶相为Na₆Ca₃Si₆O₁₈的玻璃陶瓷。 通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段及体外生物活性实验分析玻璃陶瓷的显微结构及性能。 结果表明,CaF₂的加入能提高玻璃陶瓷的体积密度、抗折强度和弹性模量,并且不会破坏玻璃陶瓷的生物活性。     

不同RuO2含量对RuO2-Fe2O3催化剂氨选择性催化氧化性能的影响

采用溶胶-凝胶法（sol-gel）制备了一系列具有不同RuO₂含量的RuO₂-Fe₂O₃催化剂,并将其应用于氨选择性催化氧化（NH₃-SCO）研究中。结果表明,所有RuO₂-Fe₂O₃催化剂都表现出较好的低温活性,且RuO₂含量对催化剂的NH₃催化氧化活性影响显著。此外,利用BET、XRD、H₂-TPR和DRIFTS等表征手段研究了催化剂的物理化学性质和催化活性之间的关系。结果表明,RuO₂的加入增大了催化剂的比表面积。RuO₂与Fe₂O₃之间存在的协同效应提高了催化剂的氧化还原能力,从而提高了催化剂的氨氧化活性。同时,RuO₂含量对催化剂表面酸性影响很大,且催化剂表面主要存在Lewis酸性位点。     

Ce0.5Zr0.5O2固溶体的制备、晶粒增长及应用研究

采用柠檬酸溶胶-凝胶法,以乙醇为溶剂,制备得到形貌良好的铈锆固溶体Ce0.5Zr0.5O2,通过XRD,SEM,BET等手段进行了表征,XRD结果表明该法合成的Ce0.5Zr0.5O2具有四方晶相,无富铈或富锆相峰的出现。1000℃退火3 h后,表面积仍达25.1 m2.g-1。比表面积(SBET)和理论比表面积(SXRD)、晶粒尺寸(DXRD)和理论晶粒尺寸(SXRD)的计算比较,证明发生了颗粒团聚。根据XRD数据计算,Ce0.5Zr0.5O2的颗粒增长活化能为3.99 kJ.mol-1,较低的活化能归结为氧空位的产生。将制备的Ce0.5Zr0.5O2应用于催化碳酸二甲酯(DMC)的合成,催化效果良好。     

Cu3B2O6/CuB2O4单晶的制备及其可见光催化降解亚甲基蓝

以醋酸铜/硝酸铜和硼酸为原料,柠檬酸作发泡剂,采用溶胶-凝胶法制得了高纯度的单晶结构硼酸铜（Cu₃B₂O₆/CuB₂O₄）. 利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、高分辨率透射电镜（HRTEM）、热重-差热分析（TGDTA）等对样品进行了表征,并考察了Cu₃B₂O₆/CuB₂O₄在可见光（400 nm<λ<1100 nm）下对亚甲基蓝（MB）溶液的催化降解性能. 结果表明,两种结构的硼酸铜都具有良好的光催化性能. 当亚甲基蓝的初始浓度为50 mg·L^-1,催化剂用量为1 g·L^-1,光照6 h后,CuB₂O₄对亚甲基蓝的光催化降解率为63.36%,Cu₃B₂O₆对亚甲基蓝的光催化降解率为99.52%. 紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）结果表明,Cu₃B₂O₆的中间能态宽度为1.78 eV,小于CuB₂O₄的中间能态宽度（1.95 eV）,且Cu₃B₂O₆的禁带宽度较窄（E_g=2.34 eV）,不仅可以发生价带顶与中间能态的电子跃迁,同时可以发生禁带间的电子跃迁,所以Cu₃B₂O₆比CuB₂O₄具有更高的可见光催化性能.     

ALa9(SiO4)6O2.5(A=Ca，Sr，Ba)的合成及其电性能

利用溶胶-凝胶法在850 ℃合成了硅酸盐氧基磷灰石ALa₉(SiO₄)₆O_2.5(A=Ca、Sr和Ba),经XRD表征所得产品为磷灰石相。以电化学阻抗谱研究了ALa₉(SiO₄)₆O_2.5的导电性能,发现A的原子半径越大,体系的电导率越高,活化能却减小。在700 ℃时BaLa₉(SiO₄)     

CexPr1-xO2-δ复合氧化物的XRD和Raman表征

A series of Ce_xPr_1-xO_2-δ mixed oxides were synthesized by sol-gel method and characterized by Raman and XRD techniques. When x value was changed from 1.0 to 0.5, only a cubic phase CeO₂ was observed. The samples were very well crystallized on decreasing x from 0.50 to 0.99. For Ce_xPr_1-xO_2-δ samples 465 cm^-1 and 1 150 cm^-1 Raman peaks are attributed to the Raman active F_2g mode of CeO₂. The broad peak at about 570 cm^-1 in the region of 0.3 ≤x≤ 0.99 can be linked to lattice defects resulting in oxygen vacancies. The new band at about 195 cm^-1 may be attributed to the asymmetric vibration caused by the formation of oxygen vacancies. Calcination temperatures had great effect on the peak intensity for CeO₂ but less effect on Ce_0.8Pr_0.2O_2-δ in Raman spectra. It might be due to the transformation of the colors for the mixed oxides, the insertion of Pr atom into the ceria lattice could enhance the sintering resistance and thermal stability of the mixed oxides.     

Al掺杂La10(SiO4)6O3的制备及其导电性能

以溶胶-凝胶法在850℃制备了Al掺杂La10(SiO4)6O3,即La10(SiO4)6-x(AlO4)xO3-0.5x(x=0,0.5,1.0,1.5和2.0),通过TG-DTA、XRD、IR和SEM表征,所得产品为磷灰石相。以电化学阻抗谱研究了其导电性能,发现决定电导率大小的因素有两种,一是间隙氧的数量,二是晶胞的大小,两种因素的综合作用,使得Al掺杂0.5时La10(SiO4)5.5(AlO4)0.5O2.75的电导率最大,在700℃时其电导率达到1.88×10-2S·cm-1。氧分压对电导率的研究表明,其主要的电荷载体是O2-离子。     

Y1-xCaxBaCo2O5+δ的制备和性能表征

利用固相反应法合成了层状钙钛矿钴氧化物Y_1-xCa_xBaCo₂O_5+δ(x=0,0.1,0.15,0.2)材料,系统研究了材料的氧吸附性能和电输运性质。XRD结果表明Ca²⁺掺杂的样品具有母相YBaCo₂O_5+δ层状钙钛矿结构,随着Ca²⁺掺杂量的增加,样品的晶格参数增大。TG结果显示：从室温到1 273 K,所有样品经历了两次吸氧和脱氧的过程,Ca²⁺掺杂增强了样品的氧脱附性能。在中低温下,约650 K附近,吸氧量达到最大,同时,样品发生了半导体金属转变。Ca²⁺掺杂量的增加,半导体金属转变温度增大,电导率下降。半导体金属转变与氧变化量δ有关而电导率下降与Ca²⁺掺杂引起Co³⁺离子的增加有关。     

AxMn1-xFe2O4铁氧体(A=Zn,Ni)中阳离子的占位有序化行为研究

基于尖晶石晶体结构信息,本文采用热力学三亚晶格模型,将材料热力学计算和第一性原理计算相结合,研究了Zn_xMn_(1-x) Fe_2O_4和Ni_xMn_(1-x)Fe_2O_4立方相中的Zn~(2+)、Ni~(2+)、Mn~(2+)以及Fe~(3+)在8a和16d亚晶格上的占位有序化行为。结果表明:在锰铁氧体中,室温下Mn~(2+)完全占据在8a亚晶格上,Fe~(3+)完全占据在16d亚晶格上,属于正尖晶石结构;随着热处理温度升高,在1 273 K达到热处理平衡时的占位构型为(Fe~(3+)0.09Mn~(2+)0.91)[Fe~(3+)1.91Mn~(2+)0.09]O_4,在热处理温度升至1 473 K时,达到热处理平衡时的占位构型为(Fe~(3+)0.11Mn~(2+)0.89)[Fe~(3+)1.89Mn~(2+)0.11]O_4,均与实验结果符合较好。在锌铁氧体中,室温下Zn~(2+)完全占据在8a亚晶格上,Fe~(3+)完全占据在16d亚晶格上,属于正尖晶石结构;在热处理温度较高时,Zn~(2+)和Fe~(3+)发生部分置换,符合实验结果。在镍铁氧体中,半数的Fe~(3+)在室温下占据在8a亚晶格上,Ni~(2+)与剩下另一半的Fe~(3+)共同占据在16d亚晶格上,仅在热处理温度较高的时候发生微弱变化,亦与已有的实验结果吻合。在此基础上,本文进一步通过热力学模型研究了立方相尖晶石结构的Zn_xMn_(1-x)Fe_2O_4、Ni_xMn_(1-x)Fe_2O_4复合体系中阳离子占位行为与热处理温度对占位的影响规律。     

BaCe0.8-xNbxGd0.2O3-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BaCe_0.8-xNb_xGd_0.2O_3-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1 600 ℃烧结5 h制备的质子导体BaCe_0.8-xNb_xGd_0.2O_3-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5.73 mS·cm^-1,电导活化能为0.35 eV,与x=0的样品相当。     

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。     

微粒溶胶凝胶法合成锂离子电池用正极材料LiNi0.85Co0.15O2及表征

以LiOH·H₂O、Ni(CH₃COO)₂·4H₂O 和 Co(CH₃COO)₂·4H₂O为原料，在水-乙醇体系中，采用微粒溶胶凝胶方法(PSG)成功地制备了锂离子电池用正极材料LiNi_0.85Co_0.15O₂。使用差热-热重(DTA-TG)方法来研究凝胶的热分解过程。粉末X-射线衍射(XRD)测试表明，在700 ℃、氧气氛中，原料混合物能形成具有较好α-NaFeO₂层状结构的晶型化合物。扫描电镜(SEM)显示，与固相合成方法相比，PSG制备的LiNi_0.85Co_0.15O₂颗粒较细、且颗粒大小分布均匀。充放电实验结果表明，PSG合成的LiNi_0.85Co_0.15O₂首次放电容量为196.4 mAh/g, 10次循环之后，容量还有189.1 mAh/g (3.0～4.3V、18 mA/g)，显示其具有良好的循环性能；而同样条件下，固相法合成的样品，首次放电容量为187.3 mAh/g，10次循环之后，容量衰减为167.1 mAh/g。     

溶胶-凝胶法制备(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷研究

锆钛酸钡钙基无铅压电陶瓷由于具有较好的压铁电性能且环境友好而备受研究者关注,但其存在烧结温度高(>1450℃)、居里温度低等缺点。为降低锆钛酸钡钙基压电陶瓷的预烧及烧结温度,并优化其电学性能,本研究采用溶胶-凝胶法成功合成了(Ba_0.85Ca_0.15)(Ti_0.9Zr_0.1)O₃无铅压电陶瓷的前驱粉体,并在预烧温度为1000℃、烧结温度为1420℃时成功制备了(Ba_0.85Ca_0.15)(Ti_0.9Zr_0.1)O₃陶瓷,相较于传统固相法,陶瓷的预烧温度降低了250℃,烧结温度降低了30℃,成功改善了陶瓷的烧结行为,得到了铁电性能、介电性能和压电性能优良且致密性良好的低温烧结陶瓷。     

溶胶-凝胶法制备MoP/SiO2催化剂加氢脱硫催化活性的研究

以正硅酸乙酯为硅源,以钼酸铵和磷酸二氢铵为钼源和磷源,采用溶胶-凝胶法,经干燥、焙烧,程序升温还原制备得到二氧化硅负载磷化钼(MoP)催化剂。以噻吩、二苯并噻吩为模型化合物,对负载催化剂的加氢脱硫活性进行评价,考察了负载量、反应压力、反应温度等因素对催化活性的影响。实验结果表明,MoP/SiO₂催化剂Mo的最佳负载量为20%,升高反应压力和温度均有利于提高二苯并噻吩的转化率,但降低了产物中联苯的含量。     

溶胶-凝胶法制备ZrO2/SiO2纳米复合材料的研究

利用溶胶-凝胶法制备了ZrO2/SiO2纳米复合物室温磷光材料,通过各条件的优化,最终确定溶剂为异丙醇、Zr摩尔掺杂百分含量为15%、550℃下煅烧3h得到的纳米ZrO2/SiO2复合物的室温磷光发光性能较好,其最大激发波长为280nm、发射波长为460nm,且磷光寿命为0.56s。     

TeO2-SiO2/α-TeO2复合薄膜的电化学-溶胶凝胶制备及非线性光学性能

以异丙醇碲和正硅酸乙酯作为前驱体,配制了稳定的TeO2-SiO2复合溶胶;以之为电解液采用电化学-溶胶凝胶法制备了黑色的凝胶薄膜,将薄膜经热处理后得到灰白色半透明的复合薄膜.分别采用XRD和SEM-EDX研究复合薄膜的晶体结构、表面形貌及其组成,结果表明凝胶薄膜的主要成分为Si,Te,O元素,黑色的凝胶薄膜为TeO2-SiO2/Te,灰白色半透明的复合薄膜为少量Te的SiO2-TeO2/α-TeO2;α-TeO2颗粒和少量Te颗粒均匀分散在TeO2-SiO2凝胶复合薄膜中.采用Z-scan方法测试薄膜的光学性能,结果表明其三阶非线性极化率χ(3)为2.171×10-14(m V-1)2.