新型氧离子导体La2Mo1.8Ga0.2O9陶瓷的合成及其电性能

通过高温固相合成法首次合成了La₂Mo_1.8Ga_0.2O₉陶瓷样品. 粉末XRD结果表明, 该样品为单一立方相La₂Mo₂O₉结构. 以陶瓷样品为固体电解质、多孔性铂为电极, 采用交流阻抗谱、气体浓差电池、氧泵等方法研究了样品在600～1000 ℃下各种气氛中的离子导电特性. 结果表明, 氧浓差电池电动势的实测值与理论值吻合得很好, 氧离子迁移数为1, 表明该陶瓷样品在该温度下氧气气氛中为一纯氧离子导体; 氧泵(氧的电化学透过)实验结果进一步证实了该样品在氧气气氛中为一纯氧离子导体; 在氧分压p(O₂)＝10^－5～10⁵ Pa的高氧分压气氛中, 电导率与氧分压变化基本无关, 表明在该氧分压范围内样品为纯离子导体, 这与氧浓差电池电动势测定结果相吻合; 在低氧分压为10^－5～10^－15 Pa范围内, 总电导率随氧分压降低而稍有升高, 表明在该氧分压范围样品为氧离子与电子的混合导体; 在600～1000 ℃下氧离子电导率＞10^－2 S•cm^－1, 显著高于母体La₂Mo₂O₉的氧离子电导率, 1000 ℃时的氧离子电导率为0.07 S•cm^－1.     

氧离子导体La1.9Ba0.1Mo2O9-α的合成及其电性能研究

通过固相法合成了La_1.9Ba_0.1Mo₂O_9-α氧离子导体,对样品进行了XRD、SEM表征,采用交流阻抗谱、氧浓差电池、氧泵等电化学方法研究了该陶瓷样品在600～1 000 ℃下的离子导电特性。结果表明,该陶瓷样品在氧化性气氛中是纯的氧离子导体,1 000 ℃时的氧离子电导率达到0.09 S·cm^-1,高于母体La₂Mo₂O₉的氧离子电导率。本文还研究了样品的燃料电池性能,在1 000 ℃时氢气/氧气燃料电池的最大输出电流密度为280 mA·cm^-2,最大输出功率密度为112 mW·cm^-2。     

氧离子导体La_2Mo_(1.9)Sc_(0.1)O_9的合成及电性能研究

采用固相法首次合成了氧离子导体La2Mo1.9Sc0.1O9陶瓷样品,进行了XRD、SEM表征,用交流阻抗谱、氧浓差电池等电化学方法研究了样品在450～850℃下的离子导电性。结果表明,该陶瓷样品具有立方相La2Mo2O9结构,掺杂5%的Sc3+能有效地抑制La2Mo2O9在大约580℃时的相变;在氧化性气氛中是纯的氧离子导体,而在还原性气氛中为氧离子与电子的混合导体,850℃时的氧离子电导率为0.04S·cm-1。     

固体电解质La2-xCaxMo1.7W0.3O9-δ(0≤x≤0.2)的合成、表征及电性能

在氧离子导体La₂Mo_1.7W_0.3O₉的基础上，采用固相法合成了La位掺杂的Ca系列新型氧化物La_2-xCa_xMo_1.7W_0.3O_9-δ(0≤x≤0.2)。通过XRD、Raman和XPS等手段对化合物结构进行表征，交流阻抗谱测试其电性能。结果表明：掺杂离子Ca²⁺的半径小于基质离子La³⁺的半径导致晶格收缩；Ca的掺杂在La₂Mo_1.7W_0.3O₉自身内置氧空位的基础上增加了额外的氧空位，提高了氧离子导体的电导率，550 ℃电导率由0.79 × 10^-4 S·cm^-1 (x=0.0)增加到1.5 × 10^-4 S·cm^-1 (x=0.16，0.2)，电导率增加89.9%。     

La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O2.8的电化学性质及其在SOFC中的应用

采用凝胶浇注法制备具有较高氧离子电导率的固体电解质La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O2.8粉料.X射线衍射结果表明,于1400℃焙烧后即形成了钙钛矿结构,无杂相存在.探讨了粉料压制坯体的致密化和导电性能在1450℃下与烧结时间的关系,发现烧结时间为18h时其相对密度达98.3%,而在24h的情况下,样品具有最佳的氧离子导电性.采用Ni-Ce0.8Gd0.2O1.9作为阳极,La0.8Sr0.2Ga0.6Ni0.4O2.7作为阴极,组装了平板型固体氧化物燃料电池(SOFC).阳极和阴极分别通入含3%H2O的氢气和空气,750℃时的开路电压为1.04V,最大输出功率密度(P)达252mW/cm2(U=0.48V,J=525mA/cm2).     

质子导体BaCe0.8Lu0.2O3-α的电性能

采用高温固相法制备了BaCe_0.8Lu_0.2O_3-α质子导体。运用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）对该材料的物相结构、微观形貌进行了表征。在500~900℃温度范围内,应用交流阻抗谱和气体浓差电池方法研究了材料在不同气体气氛中的离子导电性和氢-空气燃料电池性能。结果表明,BaCe_0.8Lu_0.2O_3-α材料为单一斜方晶结构,具有良好的致密性。在500~900℃温度范围内,干燥或湿润的氮气、空气和氧气中,材料的电导率随着氧分压增大稍有增大。在湿润的氢气中,材料表现为纯的质子导电性。在以该材料为固体电解质的氢-空气燃料电池条件下,材料表现为质子、氧离子和电子的混合导电性,其中离子导电性始终占主导;氢-空气燃料电池在900℃下的最大输出功率密度为92.2mW·cm^-2,高于我们以前报道的BaCe_0.8RE_0.2O_3-α（RE=Pr,Eu,Ho,Er,等）材料。     

BaCe0.7Zr0.2La0.1O3-α陶瓷的制备和导电性

以高温固相反应法合成了BaCe_0.7Zr_0.2La_0.1O_3-α陶瓷。粉末XRD结果表明,该陶瓷材料为单一钙钛矿型BaCeO₃斜方晶结构。以陶瓷材料为固体电解质、多孔性铂为电极,采用交流阻抗谱技术和气体浓差电池方法分别测定了材料在500～900 ℃下,干燥空气、湿润空气和湿润氢气中的电导率以及离子迁移数,研究了材料的离子导电特性。结果表明,在500～900 ℃下干燥空气中,陶瓷材料的最大电导率为1.8 mS·cm^-1,氧离子迁移数为0.14～0.04,是一个氧离子与电子空穴的混合导体。在湿润空气中,陶瓷材料的最大电导率为2.0 mS·cm^-1,质子迁移数为0.48～0,氧离子迁移数为0.25～0.10,是质子、氧离子和电子空穴的混合导体。在湿润氢气中,陶瓷材料的最大电导率为3.6 mS·cm^-1。在500～700 ℃温度范围内,陶瓷材料的质子迁移数为1,是纯的质子导体;而在800～900 ℃温度范围内,陶瓷材料的质子迁移数为0.93～0.91,是质子与电子的混合导体,质子电导占主导。     

新型氧离子导体La2Mo1.9Al0.1O9-α陶瓷的合成及电性能

通过高温固相法合成了La2Mo1.9Al0.1O9-α陶瓷样品. XRD测试结果表明, 该样品为一立方相结构, Al3＋离子在 Mo6＋位置的固溶摩尔浓度为5%时能完全抑制La2Mo2O9的相变. 采用交流阻抗谱、氧浓差电池、氧泵等电化学方法系统地研究了该陶瓷样品在600～1000 ℃下的离子导电特性. 结果表明, 氧浓差电池电动势的实测值与理论值吻合得很好, 离子迁移数为1, 表明该陶瓷样品在该温度下氧气气氛中为一纯离子导体; 氧浓差电池放电及氧的电化学透过(氧泵)实验结果进一步证实了该样品在氧气气氛中为一纯氧离子导体; 1000 ℃时其氧离子电导率达到了0.12 S•cm－1, 明显高于相同条件下母体及La2Mo1.9Ga0.1O9-α的氧离子电导率.     

Ce0.8Sm0.2O1.9的尿素燃烧法合成与性能

采用以尿素为燃料的燃烧合成法制备Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)氧离子导体材料, 对燃烧合成粉体的物相和显微形态进行了表征, 并研究了燃烧法合成SDC的烧结性能以及烧结体的导电性能. 研究结果表明, 采用尿素燃烧法合成SDC具有简便高效和合成粉体烧结活性高的优点. 经过燃烧过程后即可得到立方萤石结构的纯相SDC粉体, 合成粉体的分散性良好, 为50~150 nm的球形颗粒, 具有高的烧结活性, 在1250 ℃的烧结温度下, 陶瓷样品的相对密度可达到95.1%. 在600和800 ℃的测试温度下, 烧结温度为1250 ℃的陶瓷样品的电导率分别达到5.4×10-2和1.0×10-1 Ω-1·cm-1.     

La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3－α陶瓷的质子导电性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3－a陶瓷样品, 用XRD, DSC-TGA, SEM, 交流阻抗谱, 气体浓差电池及气体电化学透过等方法对样品的结构和性质进行了表征和测试. 首次对该样品的质子导电性能进行了研究. 该陶瓷样品具有良好的微观结构, 相对密度达95.1%; 氢浓差电池电动势的实测值与理论值吻合, 离子迁移数为1; 在干燥的氧气气氛中是一个纯的氧离子导体; 氢的电化学透过速率的实测值与理论值吻合, 证明该样品在氢气气氛中几乎是一个纯的质子导体, 质子电导率在1000 ℃时高达0.14 S•cm^－1.     

新型氧离子导体La2Mo1．9Al0．1O9-α陶瓷的合成及电性能

通过高温固相法合成了La2Mo1.9Al0.1O9-a陶瓷样品.XRD测试结果表明,该样品为一立方相结构,Al3 离子在Mo6 位置的固溶摩尔浓度为5%时能完全抑制La2Mo2O9的相变.采用交流阻抗谱、氧浓差电池、氧泵等电化学方法系统地研究了该陶瓷样品在600～1000℃下的离了导电特性.结果表明,氧浓差电池电动势的实测值与理论值吻合得很好,离子迁移数为1,表明该陶瓷样品在该温度下氧气气氛中为一纯离子导体;氧浓差电池放电及氧的电化学透过(氧泵)实验结果进一步证实了该样品在氧气气氛中为一纯氧离子导体;1000℃时其氧离子电导率达到了0.12 S·cm-1,明显高于相同条件下母体及La2Mo1.9Ga0.1O9-a的氧离子电导率.     

梯度材料LiNi0.8Co0.2O2的合成与表征

The gradient composite LiNi_0.8Co_0.2O₂ was synthesized using spherical Ni(OH)₂ particle coated by a sol-gel containing cobalt and lithium. The precursor was examined by DSC-TG. The gradient composite was characterized by SEM, EDS, XPS, XRD and ICP-AES. The XPS, EDS and ICP-AES results show that content of cobalt in the surface is higher than in the center of the spherical particle of the gradient composite. The first discharge specific capacity of the gradient composite sintered at 700 ℃ is 187.3 mAh·g^-1.     

Ba1.03Ce0.8Dy0.2O3-α固体电解质的合成及其离子导电性

用高温固相反应法首次合成了非化学计量组成的Ba_1.03Ce_0.8Dy_0.2O_3-α固体电解质样品,对其进行了X-射线衍射晶体结构测定,该样品为钙钛矿型斜方晶单相结构。分别用气体浓差电池方法和氢泵(氢的电化学透过)方法研究了它在600～1000℃下的质子和氧离子导电特性,并与化学计量组成的BaCe_0.8Dy_0.2O_3-α固体电解质样品进行了比较。实验结果表明,Ba_1.03Ce_0.8Dy_0.2O_3-α的质子导电性优于BaCe_0.8Dy_0.2O_3-α。Ba_1.03Ce_0.8Dy_0.2O_3-α在600～1000℃下氢气氛中的质子迁移数约为1,几乎是一个纯质子导体,而BaCe_0.8Dy_0.2O_3-α在氢气氛中600～800℃下是一个纯质子导体,在高于800℃时是一个质子与电子的混合导体。这两个样品在氧气氛中均是氧离子与电子空穴的混合导体,具有几乎相同的氧离子迁移数。     

Ba0.95Ce0.8Ho0.2O3-α的离子导电性

用高温固相反应法制备了Ba_0.95Ce_0.8Ho_0.2O_3-α，X–射线衍射表明，该材料为单相钙钛矿型斜方晶结构。以该材料为固体电解质，多孔性铂为电极，用气体浓差电池方法和交流阻抗谱方法分别测定了材料在600 ~ 1000℃温度范围，潮湿氢气、干燥和潮湿的空气中的离子迁移数和电导率，研究了该材料的离子导电性，并与BaCe_0.8Ho_0.2O_3-α作了比较。结果表明，在600 ~ 700 ℃、潮湿氢气中，Ba_0.95Ce_0.8Ho_0.2O_3-α是纯的质子导体，质子迁移数为1；在800 ~ 1000 ℃，是质子和电子的混合导体，质子迁移数为0.97 ~ 0.93。而BaCe_0.8Ho_0.2O_3-α在潮湿氢气中几乎是纯的质子导体，在600 ~ 900 ℃，质子迁移数为1；在1000 ℃，质子迁移数为为0.99。在600 ~ 1000℃温度范围内、干燥的空气中，它们都是氧离子和电子空穴的混合导体，氧离子迁移数分别为0.24 ~ 0.33和0.17 ~ 0.30；在潮湿的空气中，它们都是质子、氧离子和电子空穴的混合导体，质子迁移数分别为0.11 ~ 0.00 和0.09 ~ 0.01，氧离子迁移数分别为0.41 ~ 0.33和0.27 ~ 0.30。在潮湿的氢气和空气中，在600 ~ 800 ℃温度范围内，Ba_0.95Ce_0.8Ho_0.2O_3-α的质子电导率高于BaCe_0.8Ho_0.2O_3-α，但在800 ~ 1000 ℃温度范围内，Ba_0.95Ce_0.8Ho_0.2O_3-α的质子电导率则低于BaCe_0.8Ho_0.2O_3-α。在600 ~ 1000 ℃温度范围内、潮湿和干燥的空气中，氧离子电导率总是高于BaCe_0.8Ho_0.2O_3-α。     

PANI/La2O3复合纳米材料的合成及其电化学降解的抑制作用

作为离子型表面活性剂, 对-甲基苯磺酸可用于氧化镧的预超声分散处理, 同时还可作为质子酸对聚苯胺(PANI)进行掺杂, 从而赋予聚苯胺导电性. 采用化学法合成了聚苯胺/氧化镧复合纳米材料, 用四探针法测定了材料的电导率, 用扫描电镜、电子能谱、X射线衍射、红外光谱等检测分析手段对材料进行了表征. 结果表明, 聚苯胺及聚苯胺/氧化镧复合纳米材料的电导率分别为1.0•和1.9 S•cm^－1, 粒子直径分别约为200和50 nm. 氧化镧的掺杂未降低聚苯胺的电导率, 并使粒径减小. 循环伏安实验结果说明, 氧化镧的掺杂可提高氧化还原峰的电流密度, 并能有效抑制聚苯胺在0.25～2.0 mol•L^－1的H₂SO₄及H₃PO₄水溶液中的电化学降解.     

PANI/La2O3复合纳米材料的合成及其电化学降解的抑制作用

作为离子型表面活性剂, 对-甲基苯磺酸可用于氧化镧的预超声分散处理, 同时还可作为质子酸对聚苯胺(PANI)进行掺杂, 从而赋予聚苯胺导电性. 采用化学法合成了聚苯胺/氧化镧复合纳米材料, 用四探针法测定了材料的电导率, 用扫描电镜、电子能谱、X射线衍射、红外光谱等检测分析手段对材料进行了表征. 结果表明, 聚苯胺及聚苯胺/氧化镧复合纳米材料的电导率分别为1.0•和1.9 S•cm^－1, 粒子直径分别约为200和50 nm. 氧化镧的掺杂未降低聚苯胺的电导率, 并使粒径减小. 循环伏安实验结果说明, 氧化镧的掺杂可提高氧化还原峰的电流密度, 并能有效抑制聚苯胺在0.25～2.0 mol•L^－1的H₂SO₄及H₃PO₄水溶液中的电化学降解.     

BaxCe0.8Y0.2O3-α固体电解质的氧离子导电性

Ba_xCe_0.8Y_0.2O_3-α(x=1.03，1，0.98) solid electrolyte samples show a single phase of orthorhombic perovskite of BaCeO₃. The oxide-ion conduction and transport number were detected in the temperature of 600～1000℃ by electrochemical oxygen permeation (oxygen pumping)， and compared with the results from the oxygen concentration cell. The relation between the ingredient of Ba and oxide-ion conduction was also researched. It was found that these electrolytes exhibited the mixed oxide-ionic and electronic hole conduction under the experimental temperature and oxygen gas. The oxide-ion transport numbers are 0.1～0.6， which are close to the results of the oxygen con-centration cell. They increase as the decrease of Ba content in the samples.     

La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3－α陶瓷的质子导电性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3－a陶瓷样品, 用XRD, DSC-TGA, SEM, 交流阻抗谱, 气体浓差电池及气体电化学透过等方法对样品的结构和性质进行了表征和测试. 首次对该样品的质子导电性能进行了研究. 该陶瓷样品具有良好的微观结构, 相对密度达95.1%; 氢浓差电池电动势的实测值与理论值吻合, 离子迁移数为1; 在干燥的氧气气氛中是一个纯的氧离子导体; 氢的电化学透过速率的实测值与理论值吻合, 证明该样品在氢气气氛中几乎是一个纯的质子导体, 质子电导率在1000 ℃时高达0.14 S•cm^－1.     

(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.     

Ga2O3催化剂上CO2气氛中丙烷脱氢反应的研究

考察了Ga2O3对于丙烷脱氢和CO2气氛脱氢反应的催化性能.结果表明,Ga2O3具有较高的催化活性,其性能优于传统的Cr2O3脱氢催化剂.催化反应可能经过了一个丙烷异裂的过程,其中CO2是通过逆水煤气反应和Boudouard反应来促进催化剂性能的,在高于823K时该促进作用更为明显.催化剂的催化活性和其表面酸密度密切相关,在Ga2O3结构中,四配位Ga3+是其酸位的来源,并通过质子与氧化物的共同作用促进反应进行.催化剂的失活是由于表面的积碳和活性氧的消耗共同造成的.同时还对Ga2O3作为丙烷脱氢反应的催化剂的催化反应机理进行了初步探讨.