新颖无机质子传导材料的研究进展

质子传导在燃料电池、气体传感及电致显色等领域有重要的研究前景.尤其是在燃料电池领域,由于其具有低污染、高效率、操作简单和寿命长等优点而被广泛应用.本文介绍了质子传导在质子交换膜燃料电池中的重要作用及工作原理,分析了质子交换膜的质子传导机理,并简要分析总结了近年来关于无机及其复合质子导体材料的研究进展.     

无机质子导体SnP2O7及其复合膜

合成了无机质子导体SnP₂O₇,测定了其从室温到250 ℃不加湿条件下的电导率,170 ℃时,SnP₂O₇的电导率最高为0.053 S/cm。通过溶液浇铸法,分别制备了SnP₂O₇与聚偏氟乙烯 (PVDF) 及磺化聚醚醚酮 (SPEEK) 的复合膜。210 ℃时,SnP₂O₇质量分数为60%的SnP₂O₇/PVDF和SnP₂O₇/SPEEK复合膜的电导率分别为9.2×10^-5 S/cm及9.3×10^-5 S/cm。对SnP₂O₇及其复合膜的质子传导机理,进行了初步探讨。测定了复合膜的机械强度,130 ℃时SnP₂O₇/PVDF的断裂拉伸强度明显优于SnP₂O₇/SPEEK复合膜。     

固体电解质质子导体的研究进展

介绍了固体电解质质子导体的应用、结构、质子传输机理以及国内外的最新研究进展,详细地综述了钙钛矿型和非钙钛矿型固体电解质质子导体的多种结构类型以及其质子传导机理的最新理论研究,同时分别介绍了两种质子导体的发展概况和面临问题,展望了未来质子导体的发展前景.     

钙钛矿型高温质子导体研究进展

介绍了钙钛矿型和复合钙钛矿型化合物的结构、常用的制备方法和传导性质,详细分析了其传导机理,评述了其研究进展和在气体传感器、固体燃料电池、有机物加氢和脱氢以及常压电化学合成氨等方面的应用,展望了应用前景和发展趋向.     

金属有机框架质子导体及其质子交换膜的研究进展

质子交换膜是新型燃料电池的关键组件之一.以Nafion为代表的商用全氟磺酸质子交换膜成本较高、操作温度较低,限制了宽温度范围下的大规模应用.金属有机框架材料(Metal Organic Framework, MOFs)因其比表面积大、结构规整、可设计性强等优点,在质子交换领域备受关注.作者从三方面综述了MOFs质子导体的相关研究.第一部分主要介绍了MOFs传导质子的作用机理;第二部分从有水/无水条件下工作的两种不同MOFs出发综述了MOFs质子导体的相关发展;第三部分系统回顾了MOFs质子交换膜的相关研究,包括MOFs薄膜与MOFs混合基质膜结构.最后指出了MOFs质子导体及其质子交换膜研究中尚未解决的问题,并展望该领域的未来研究方向.     

锆酸钙基高温质子导体材料

锆酸钙基材料具有优良的热、机械、发光、介电性能,是先进的耐火、发光、铁电材料。自1991年Iwahara等发现锆酸钙基材料在高温下具有质子导电性以来,锆酸钙基电解质陶瓷的研究取得重大进展。本文结合本实验室的研究分别从材料制备、陶瓷烧结、质子传输机理及影响质子传输的因素等4个方面就20年来锆酸钙基质子导体材料的研究进展进行了综述,并对其未来发展进行了展望。     

ICP-AES法测定高温质子导体中的五种元素

研究用ICP-AES法测定高温质子导体中的钡、铈、锶、钇和镱，选定了适宜的溶解方法及分析条件，在溶解酸中加入盐酸羟胺，获得了较为满意的分析结果，相对标准差小于10%。     

基于杂多酸的固体高质子导体*

杂多酸固体高质子导体在燃料电池、传感器和电显色装置等方面具有潜在的应用前景。本文概述了杂多酸的质子导电性,归纳了其质子导电性的一些规律,以表格形式列举了各类杂多酸的电导率。将不同质量分数的杂多酸固载在各类固体基质上,可以对杂多酸质子导电材料改性以便于工业中实际应用。这些杂化材料兼有杂多酸的高质子导电性以及基质的稳定性与机械延展性。本文综述了近几年来新型杂多酸,杂多酸-无机基质复合材料,杂多酸-有机基质复合材料,杂多酸-多元基复合材料的质子电导率、稳定性、结构形态等等方面的研究进展,详细介绍了杂多酸在质子交换膜燃料电池中的应用,并对杂多酸固体高质子导体的应用前景进行了展望。     

锶掺杂对La_(1-x)Sr_xNbO_(4-σ)质子导体性能的影响

利用高温固相反应法制备了Sr掺杂LaNbO4质子导体La1-xSrxNbO4-σ(0≤x≤0.02),并且对其性能进行了表征。XRD分析表明,所有的样品具有单斜结构,晶胞体积随Sr掺杂量的增加而增大;La1-xSrxNbO4-σ样品在沸水中和二氧化碳气氛中具有很好的化学稳定性。SEM分析表明,La1-x Srx NbO4-σ粉体经1 500℃烧结8 h后均得到致密的、晶粒均匀的样品;Sr的掺杂抑制了陶瓷体裂缝的产生和晶粒的过度增长;随Sr的掺杂量增加,晶粒变小。交流阻抗谱分析表明,Sr掺杂改变了LaNbO4的电导率,其中样品La0.995Sr0.005NbO4-σ具有最高的电导率;样品在25℃水汽饱和的5%H2-Ar气氛下的电导率明显高于干燥空气气氛,在800℃时,La0.995Sr0.005NbO4-σ电导率达到0.003 S·cm-1,电导活化能为0.44 eV。     

交联聚离子液体的合成及质子传导性能研究

本文设计合成了四种具有超高质子传导性能的交联聚离子液体材料.采用红外、元素分析、X射线光电子能谱和扫描电镜等表征手段对所合成材料的化学组成及结构进行了解析;采用热分析技术对材料的热稳定性进行了研究;系统研究了在不同条件下所合成材料的质子传导性能.研究结果表明:所合成的系列聚离子液体材料具有交联的三维结构;优异的热稳定性...     

新型无机闪烁材料研究进展

本文在扼要叙述了无机闪烁材料的发展史后,综述了近十年来新型无机闪烁材料研究中所取得的进展。主要包括BaF_2的闪烁机理;几种新型高发光效率无机闪烁晶体;新一代陶瓷闪烁体和新材料探索方法的突破。     

BaCe0.8Ho0.2O3-a陶瓷的性质与应用

Ceramic BaCe0.8Ho0.2O3-α with orthorhombic perovskite structure was prepared by conventional solid state reaction, and its conductivity and ionic transport number were measured by ac impedance spectroscopy and gas concentration cell methods in the temperature range of 600-1000 ℃ in wet hydrogen and wet air, respectively. Using the ceramics as solid electrolyte and porous platinum as electrodes, the hydrogen-air fuel cell was constructed, and the cell performance at temperature from 600-1000 ℃ was examined. The results indicate that the specimen was a pure protonic conductor with the protonic transport number of 1 at temperature from 600-900 ℃ in wet hydrogen, a mixed conductor of proton and electron with the protonic transport number of 0.99 at 1000 ℃. The electronic conduction could be neglected in this case, thus the total conductivity in wet hydrogen was approximately regarded as protonic conductivity. In wet air, the specimen was a mixed conductor of proton, oxide ion and electron hole. The protonic transport numbers were 0.01-0.09, and the oxide-ionic transport numbers were 0.27-0.32. The oxide ionic conductivity was increased with the increase of temperature, but the protonic conductivity displayed a maximum at 900 ℃, due to the combined increase in mobility and depletion of the carriers. The fuel cell could work stably. At 1000 ℃, the maximum short-circuit current density and power output density were 346 mA/cm^2 and 80 mW/cm^2, respectively.     

无机材料化学学科探讨

探讨了新兴的无机材料化学的命名、定义和范畴；分析了它在学科分类学中的地位；讨论了无机材料化学的源和流；回顾了该学科在我国的发展；提出了建议。     

一种新型结构质子交换膜的研究

质子导体的研究近年来受到了广泛的关注，具有质子传导能力的电解质材料可广泛地应用于燃料电池、电解池、电化学反应装置以及传感器等领域，特别是作为质子交换膜燃料电池（PEMFC）的核心组件之一的质子交换膜越来越受到人们的重视。Nafion（Du Pont）全氟磺酸膜是目前广泛用于PEMFC中的一种质子导体。Nafion全氟磺酸膜具有优异的化学稳定性以及在较低温度条件下高的质子电导率，然而其高昂的价格、差的高温性能以及用于直接甲醇燃料电池（DMFC）中时的高甲醇渗透率阻碍了DMFC商业化发展。     

超细SrCe0.95 Yb0.05O3-α质子导体的制备

利用溶胶-凝胶法合成了SrCe0.95Yb0.05O3-α超细粉体,运用热分析、电镜表征了粉体的性质与形貌.X射线粉末衍射表明1000℃即形成斜方钙钛矿结构,较高温固相反应合成温度降低了约400C,粉体的平均粒径为65nm,具有良好的烧结性能,可以得到相对密度超过97%的多晶陶瓷.     

有机-无机复合质子交换膜的制备与界面特性

有机-无机复合质子交换膜的开发是燃料电池用质子交换膜的一个重要研究方向,本文综述了有机-无机复合质子交换膜的制备方法,分析了两相之间的界面特性,并对这种复合膜的研究前景进行了展望.     

推荐一本好书——《无机材料化学》

无机材料化学是一门正在蓬勃兴起的新应用学科 ,其研究对象和范畴与固体化学基本相同[1] 。无机材料化学既是材料科学的一个重要组成部分 ,又是化学的一个分支 ,具有明显的交叉、边缘学科的性质[1] 。近 1 0多年来 ,我国陆续出版了一些固体化学著 (译 )作[2～ 4] 。 2 0 0 1年底 ,厦门大学出版社出版了曾人杰博士的著作《无机材料化学》。　　该书集作者留英 8年的科研心得和多次主讲该课程的体会 ,历时 5年 ,几易其稿而成书。呈现在读者面前的这本《无机材料化学》 ,有如下几个特点。　　 ( 1 )开拓创新 ,取材新颖。　　首先 ,作者把无机材…     

无机合成与制备化学研究进展

本文从极端条件合成、软化学合成、特殊凝聚态和聚集态制备、形貌与尺寸修饰、缺陷与价态控制、组合化学合成、计算机辅助合成、理想合成与生物模拟合成等几个侧面, 阐述近年来无机合成与制备化学研究的进展。     

无机非线性光学材料的研究进展

从实验合成的角度总结了无机非线性光学材料的发展现状 ,分析了这个研究领域的发展趋势。     

功能性高分子微球在质子交换膜中的应用性能研究进展

不同拓扑结构和化学结构的高分子微球具有不同的物理化学特性与功能。本文介绍了功能高分子微球的设计、制备、与表征;总结了高分子微球作为功能性组份与质子传导性聚合物膜进行共混而制备了复合膜,作为质子交换膜的应用性能方面的研究进展,解决了质子交换膜的阻醇性能差和质子传递率低的关键问题。通过功能性高分子微球分散于质子传导性聚合物膜基质中,使得复合膜不但具有高的甲醇阻透性能,而且在低湿度下具有良好的保水性能,从而在质子传递性能方面发挥着重要作用。