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。     

SmCo_(0.8)Fe_(0.2-x)Ni_xO_3(x=0,0.1,0.2)粉体在低温常压电化学合成氨中的阴极催化性能

用溶胶.凝胶法制备了Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ)(SDC)、SmCoO_3(SCO)和SmCo_(0.8)Fe_(0.2-x)Ni_xO_3(x=0,0.1,0.2)(SCFN)系列纳米粉体,用XRD、TEM等方法对所制的SCO和SCFN粉体进行了表征;以碳纸为支撑,Ni-SDC粉体为阳极材料,分别以SCO和SCFN系列粉体为阴极、Nafion膜为质子交换膜组成电化学合成氨电池,以湿氢气和湿氮气为原料进行电化学合成氨试验,在低温常压条件下,研究了SCO和SCFN系列粉体在电化学合成氨中的阴极电催化性能.结果表明,在低温常压电化学合成氨中,SCO和SCFN系列粉体均有阴极电催化性能,其中SmCo_(0.8)Fe_(0.1)Ni_(0.1)O_3的阴极电催化性能最好,在353K和0.5V条件下,电化学合成氨的速率达到8.01 ×10~(-9)mol/(s·cm~2).     

中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料LaBiMn2O6-Sm0.2Ce0.8O1.9的制备与电化学性质

采用甘氨酸燃烧法合成了LaBiMn_2O_6粉体,并与Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)均匀混合制备了LaBiMn_2O_6-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)(LBM-SDC)复合阴极材料。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的物相及微观形貌进行分析,结果表明LBM与SDC在1 000℃下有良好的化学稳定性。SDC的复合增加了氧离子传导路径,进而使氧还原反应(ORR)速度加快。电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,复合阴极极化电阻(Rp)随SDC复合量的增加呈现先降低后升高的趋势,当复合量为30%(w/w)时,阴极材料的性能最优。在700℃空气气氛下的极化电阻为0.186Ω·cm~2,相对LBM(0.717Ω·cm~2)减少74%。氧分压测试结果表明阴极反应的速率控制步骤为氧分子的吸附-解离过程。以复合阴极构筑的电解质支撑单电池Ni-SDC/SDC/LBM-30%SDC在700℃的最大输出功率密度为234 mW·cm~(-2),连续测试90 h输出功率衰减约4%。     

中温固体氧化物燃料电池高氧电催化活性BaCe_(0.5)Fe_(0.4)Co_(0.1)O_(3-δ)阴极材料的研制

以Ba(NO_3)_2, Ce(NO_3)_3·6H_2O, Fe(NO_3)_3·9H_2O, Co(NO_3)_2·6H_2O等为原料,通过EDTA-柠檬酸法合成出BaCe_(0.5)Fe_(0.4)Co_(0.1)O_(3-δ)(BCFC)阴极粉体,并制得烧结体,对BCFC粉体和烧结体的相组成,微观组织和氧还原过程等进行测试分析;以BCFC作阴极, Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(2-δ)(SDC)为电解质,NiO-SDC为阳极,组装对称电池和单电池,并进行电化学性能测试分析。实验结果表明:所合成的BCFC粉体原位产生BaCe_(0.15)Fe_(0.75)Co_(0.1)O_(3-δ)和BaCe_(0.85)Fe_(0.05)Co_(0.1)O_(3-δ)两相; BCFC在700℃时的表面氧交换系数(K_(chem))为3.8×10~(-4) cm·s~(-1)。对称电池在600℃的比表面电阻(ASR)为0.819Ω·cm~2,400 h长期性测试和10次热震循环试验后, ASR保持在1.6Ω·cm~2左右;单电池在700和650℃时的最大功率密度分别为290和204 mW·cm~(-2),对应的开路电压分别为0.80和0.82 V。初步研究结果表明BCFC应用于中温固体氧化物燃料电池具有良好的电化学性能和稳定性。     

多级孔La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(1-x)Co_xO_3的制备、表征及对CO+NO的催化活性

以三嵌段共聚物PEG-PPG-PEG (P123,M=5800)为软模板合成了6个多级孔钙钛矿型氧化物La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(1-x)Co_xO_3(x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0),用XRD, SEM, BET, XPS对其进行表征,并测试了样品对CO+NO的催化活性。结果表明:在B位进行Co掺杂,催化剂的形貌及物化特性发生了显著变化。Co掺杂量在x=0.2时,样品La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(0.8)Co_(0.2)O_3的比表面积、孔容和表面B位金属含量最大,催化活性最佳,在反应温度为276, 242℃时分别对CO, NO的转化率达到90%。     

尿素研磨燃烧法合成Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体对乙硫醇催化分解的研究

采用尿素研磨燃烧法快速制备Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体催化剂,考察不同焙烧温度下Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体常压下催化分解乙硫醇的活性。利用XRD,TEM,BET,H2-TPR,XPS和Raman等方法对催化剂的物化性质、表面结构进行研究。结果表明:Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体对乙硫醇催化降解有较好活性。在一定范围内升高焙烧温度有利于更多Zr4+进入Ce O2晶格,从而增加氧空位浓度,但过高的温度会使催化剂颗粒团聚,并降低催化剂表面吸附氧的相对含量,导致催化剂比表面积降低。600℃焙烧的Ce0.8Zr0.2O2固溶体表现出对乙硫醇催化分解最佳活性,得益于催化剂表面Ce3+浓度、氧空位浓度与比表面积的协同作用。一方面,这些表面Ce3+浓度与催化剂氧空位浓度,有利于氧迁移,对催化分解反应有促进作用,另一方面催化剂比表面积越大,越有利于反应物吸附、暴露更多活性位点,进而增加催化活性。     

钾改性Mn/Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2催化剂催化氧化甲苯（英文）

碱金属作为助剂,能够调变催化剂的电子和结构性能,从而改善催化剂的活性。本工作中,我们研究了碱金属K的添加对Mn Ox/Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2催化剂氧化甲苯的性能影响。结果表明,掺杂碱金属K可以明显提高催化剂的催化活性;当K与Mn的摩尔比为0.2时,催化剂Mn/Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2-K-0.2表现出最好的活性。在体积空速为12000 h-1时,其完全转化温度T90为242°C。同时采用X射线粉末衍射、紫外/可见拉曼、程序升温还原与吸脱附、光电子能谱及红外原位等表征技术研究K的添加对催化剂Mn Ox/Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2性能影响。结果表明,适量K的添加可以提高催化剂的氧化还原性能,增加催化剂表面缺陷位并提高晶格氧的移动性,同时增加了催化剂表面活性氧物种浓度,从而提高催化剂催化氧化甲苯的能力。     

La_(0.2)Ce_(0.8)Fe_xMn_(1-x)O_3催化剂的制备及其对甲烷燃烧的催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型催化剂La_(0.2)Ce_(0.8)Fe_xMn_(1-x)O_3(x=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9),其结构和性能经SEM,XRD,BET和H_2-TPR表征。以甲烷燃烧为目标反应,研究了催化剂的性能。结果表明:单钙钛矿晶型催化剂La_(0.2)Ce_(0.8)Fe_(0.7)Mn_(0.3)O_3的比表面积为10.9 m~2·g~(-1),催化性能最好,起燃温度T10%为420℃,完全转化温度T90%为649℃。     

La1.8Sr0.2CuO4/La1.9Sr0.1CuO4超导双层薄膜的制备及电学输运性能研究

采用Nd:YAG固体激光器在SrTiO3(STO)衬底上成功制备了具有c轴取向的过掺杂La1.8Sr0.2CuO4和欠掺杂La1.9Sr0.1CuO4超导薄膜。分别对薄膜的晶体结构、电学输运性能进行了研究。通过晶体结构分析表明超导薄膜沿<001>晶向生长,沉积后的薄膜超导转变温度(TC)随着薄膜厚度(20～200 nm)的增加而逐渐升高,显示薄膜由二维特征向三维特征过渡。在双层薄膜La1.8Sr0.2CuO4/La1.9Sr0.1CuO4结构中,其电学输运性能和所加电场的方向有很大关联,反映出电场的方向影响了超导薄膜中空穴载流子的扩散,进而影响了薄膜的超导转变温度和电学输运性能。     

甲醇水蒸气重整制氢CuO/La_(1-x)Ce_xCrO_3催化剂

采用溶胶凝胶法制备了负载型CuO/La_(1-x)Ce_xCrO_3催化剂,研究了A位中Ce元素掺杂量对CuO/La_(1-x)Ce_xCrO_3催化剂结构、性质及其催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响。结果表明,掺杂Ce元素影响了CuO的还原性能和钙钛矿载体与CuO之间的作用力,进而影响了CuO/La_(1-x)Ce_xCrO_3催化剂对甲醇水蒸气重整制氢反应的催化性能。其中,CuO/La_(0.8)Ce_(0.2)CrO_3具有较好的催化性能,在280℃、水醇物质的量比为1.2、甲醇气体空速为800 h~(-1)的条件下,甲醇转化率达到100%。     

Ru和Ce_(0.8)Pr_(0.2)O_2载体之间界面调控对氨合成催化剂活性的影响（英文）

我们报道了稀土离子掺杂进CeO_2的形貌和不同晶面对氨合成活性的影响.我们采用了将Pr掺杂到CeO_2的晶格里,制备成不同形貌的Ce_(0.8)Pr_(0.2)O_2载体(棒状,立方块).实验表明,在400℃,1 MPa下,Ru/r-Ce_(0.8)Pr_(0.2)O_2催化剂的氨合成催化活性(2 297.09 umol/(g·h))比Ru/c-Ce_(0.8)Pr_(0.2)O_2催化剂的氨合成活性(887.57 umol/(g·h))要高.另外我们发现Cs可以有效的促进氨合成催化剂的活性,如2Cs-Ru/r-Ce_(0.8)Pr_(0.2)O_2(13 698μmol/(g·h)),2Cs-Ru/c-Ce_(0.8)Pr_(0.2)O_2((7 667.7μmol/(g·h)).从本研究可以看出,催化剂的催化活性与载体所暴露的不同晶面有关.     

甲烷在Sm_2O_3上氧化偶联制C_2烃的研究——Ⅰ.Na_2CO_3和过渡金属氧化物的助催化作用

本文用XRD、IR、TG、DTA和催化反应色谱法研究了添加Na_2CO_3和第一过渡系列金属氧化物对Sm_2O_3甲烷氧化偶联催化性能的影响。结果表明;随Na_2CO_3含量的逐渐变化,C_2烃的产率和选择性呈现一个复杂的变化过程,0.2wt％CoO的加入使Sm_2O_3丧失了甲烷氧化偶联的活性,而提高了深度氧化活性,CO_2成为唯一的氧化产物;然而,同样量的CoO加入7.8wt％ Na_2CO_3/Sm_2O_3中,却明显提高了生成C_2烃的产率和选择性,其它过渡金属氧化物对7.8wt％ Na_2CO_3/Sm_2O_3的影响与这些氧化物的氧交换性质存在着平行关系,而与它们的表面Me=O键能成反比。本文从Sm_2O_3的n型电导的杂质效应及不同晶相间的相互作用,对催化剂表面氧的吸附量和O~-的吸附强度的影响方面讨论了助剂的作用。     

高比容量锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)的制备及性能北大核心CSCD

以LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)为研究对象,通过共沉淀法制备了不同F物质的量分数(0%、1%、3%、5%)的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)三元正极材料(NCM),通过对NCM材料的晶格结构、微观形貌、电化学性能进行分析,结果表明:F掺杂后提高了NCM材料的结晶度,降低了阳离子混乱程度,适量的F掺杂有助于减小NCM三元正极材料的尺寸和提高均匀性,F的掺杂还能够降低NCM三元正极材料的极化现象,初始放电比容量随着F的掺杂含量升高呈现出先升高后降低的趋势,循环性能随着F的掺杂得到了提高,F掺杂物质的量分数为3%的NCM三元正极材料初始放电比容量167.2 mA·h/g,容量保持率达到98.5%,阻抗较小,电化学性能最优。     

Effects of Doping and Oxygen Vacancy Concentrations on Oxygen Ion Migration in Sm_xCe_(1-x)O_(2-δ): a DFT + U Study

Influence of doping and oxygen vacancy concentrations on oxygen ion or oxygen vacancy(V) migration energies of Sm_xCe_(1-x)O_(2-δ)(x = 0.0625, 0.125, 0.25 and δ = 0.0625, 0.125) systems using a GGA+U method are studied. Calculated results show that advantage migration types change from V?O~(2-) to O~(2-) ?V as x and δ increase. For V?O~(2-) migrations of the Sm_(0.0625)Ce_(0.9375)O_(1.9375) and Sm_(0.125)Ce_(0.875)O_(1.9375) systems, electrostatic attractions between Sm~(3+) and V, defect associations between Ce~(3+) and V, and steric hindrances of Sm~(3+) affect the migration energies. For O~(2-) ?V migrations of the Sm+(0.125)Ce_(0.875)O_(1.875) and Sm_(0.25)Ce_(0.75)O_(1.875) systems, migration energies of O~(~(2-) ) are affected by electrostatic repulsions between Sm~(3+) and O~(2-) and defect associations between Ce~(3+) and V. Increases of the oxygen vacancy and Sm~(3+) doping concentrations benefit the oxygen ion and vacancy migrations, respectively.     

xLi2MnO3-(1-x) Li[Ni0.8Co0.15Al0.05]O2(0.5 ≤ x ≤ 0.8)的结构和电化学性能

采用喷雾干燥法结合后续的热处理,成功地制备了一系列新型的基于富锂层状固溶体Li_2MnO_3和Li[Ni_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)]O_2结合的xLi_2MnO_3-(1-x)Li[Ni_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)]O_2(0.5≤x≤0.8)材料,并对其晶体结构、表面形貌、元素价态以及电化学性能进行了一系列的研究。实验结果表明,随着x值的增大,材料的晶体结构逐渐从层状的Li[Ni_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)]O_2过渡到类Li_2MnO_3结构。对样品进行淬火处理对晶粒的微观晶体结构和元素价态产生复杂影响,这种变化使得淬火的样品表现出较好的电化学性能。其中x=0.6的样品淬火后表现出较好的电化学性能,100次循环后可逆容量可达209 mAh·g~(-1)。     

复合电解质Ce0.8Gd0.2O2-α-(Li/K)2CO3的中温燃料电池性能

用溶胶凝胶法低温(900℃,通常高温烧结温度为1400℃)制备了Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2-α),并与(Li/K)_2CO_3共熔体进行复合。XRD结果表明(Li/K)_2CO_3与Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2-α)复合后没有发生化学反应,SEM结果表明复合电解质致密无孔洞。考察了复合电解质在400~600℃下干燥氮气气氛中的电导率,结果表明,温度为600℃时,复合电解质的电导率达到最大值6.4×10~(-2)S·cm~(-1),高于单一CeO_2材料在相同条件下的电导率。氧分压与电导率关系曲线表明复合电解质具有良好的氧离子导电性。H_2/O_2燃料电池性能测试表明,复合电解质GDC-SG-LK在600℃开路条件下的电解质阻抗、极化阻抗分别为2.7和0.8Ω,最大输出功率密度为267mW·cm~(-2)。     

甘氨酸-硝酸盐法制备中温SOFC电解质及电极材料

采用一种新的燃烧合成陶瓷粉末的方法--甘氨酸-硝酸盐法合成中温SOFC所有元件的初始粉体,电池的电解质材料是(CeO₂)x(SmO_1.5)_{1-x(x=0.9,0.85,0.8),阳极材料是掺(CeO2)0.8(SmO1.5)0.2(SDC)的NiO,阴极材料是SDC与La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3的复合材料.其中以(CeO2)0.9(SmO1.5)0.1为电解质的单电池性能最好,在750℃时短路电流密度为0.5A/cm²,最大功率密度达0.104W/cm².通过SEM结果分析,掺杂摩尔分数20%SmO1.5的电解质晶界非常明显,而掺杂10%的电解质晶界有很强的融合消失的趋势.}     

金属氧化物(Fe2O3, CuO,NiO)改性对TiO2纳米管阵列光电催化活性的增强效应

采用阳极氧化法和阴极电沉积法制备了Fe2O3,CuO和NiO纳米粒子改性的高度有序的TiO2纳米管(TiO2-NT)阵列.运用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱等手段对Fe2O3/TiO2-NT、CuO/TiO2-NT和NiO/TiO2-NT复合电极进行表征.以苯酚为模拟污染物,考察复合电极的光电性能.结果表明,金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)纳米粒子成功沉积在TiO2-NTs的管口、内壁和管底.金属氧化物改性复合电极的光电催化活性比未改性的TiO2-NTs提高了2倍以上.Fe2O3/TiO2-NTs在可见光区显示出最高的吸收强度.以Fe2O3/TiO2-NTs为阳极处理苯酚废水,光照120min后苯酚去除率达到96%,而未改性的TiO2-NTs的苯酚去除率只有41%.此外,Fe2O3/TiO2-NTs在生成低毒中间产物方面表现出良好的性能.较高的复合电极光电催化活性主要是由于TiO2纳米管和过渡金属氧化物纳米粒子间构筑的高界面面积异质纳米结构,有效地促进了电子转移,抑制了光生电子-空穴对的复合.     

Eu~(3+)掺杂ZnO粉体的制备及光学性能研究

以氧化铕(Eu_2O_3)和氧化锌(ZnO)为原材料,采用固相合成法合成了Zn Eu O粉体。通过X射线衍射(XRD)、共焦显微拉曼仪、紫外-可见(Uv-vis)光谱仪、荧光分光光度计和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和性能进行了表征,研究了Eu掺杂摩尔比(x)对粉体晶体结构和光学性能的影响。结果表明,所制备的粉体都保持了ZnO的六方纤锌矿结构。紫外-可见吸收光谱中,Eu的加入使得粉体在紫外区的吸光度减小,而在可见光区的吸光度增大。当Eu掺杂摩尔比x=0. 02时,Eu~(3+)能很好的进入到ZnO的晶格中取代Zn~(2+)的位置,粉体结构排列比较紧密,且具有良好的发光性能。     

Sm_(1.2)Sr_(0.8)Co_(1-x)Ni_xO_(4+δ)(x=0.0,0.1,0.2)粉体在低温常压下电化学合成氨中的阴极催化性能

用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了Ce0.8Sm0.2O2-δ(SDC)和Sm1.2Sr0.8Co1-xNixO4+δ(x=0.0,0.1,0.2)(SSCN)系列纳米粉体,并用热差分析、XRD粉末衍射和透射电镜方法对SSCN系列进行表征。以碳纸支撑的SSCN系列粉体为阴极、Nafion膜为电解质、碳纸支撑的NiO-SDC还原后得到的Ni-SDC粉体为阳极,以湿氢气和氮气为原料,在低温常压下研究了其在电化学合成氨中的性能。结果表明,在25～100℃和施加电压的条件下,使用SSCN系列粉体为阴极时均有氨气生成,其中Sm1.2Sr0.8Co0.9Ni0.1O4+δ作阴极时电化学合成氨的性能最佳,在80℃和0.5V时氨的产率为4.89×10-9mol/(s·cm2)。