Ba_xCe_(0.8)Y_(0.2)O_(3-α)固体电解质的氧离子导电性

固体电解质是指固体状态下具有较高电导率的离子导体,根据其传导离子所带电荷分为阳离子导体(如:Na+,Li+,H+等)和阴离子导体(如:F-,Cl-,O2-等)。固体电解质与液体电解质不同之处为:(1)是固态;(2)电荷载流子通常只有一种;(3)由于晶格能较大,通常在较高温度下离子才能迁移。具有实用价值的固体电解质的电导率一般在10-3S·cm-1以上,同时要求其离子迁移数要足够大。至今,已发现和合成了上百种固体电解质材料。在加速研制绿色化学电源、寻找高离子电导率、高化学稳定性、低成本的固体氧化物燃料电池(SOFC)固体电解质的研究中,ABO3钙钛矿型…     

质子导体BaCe_(0.8)Lu_(0.2)O_(3-α)的电性能(英文)

采用高温固相法制备了BaCe0.8Lu0.2O3-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,BaCe0.8Lu0.2O3-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BaCe0.8RE0.2O3-α(RE=Pr,Eu,Ho,Er,等)材料。     

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。     

新型阴极材料Ba0.5Sr0.5CO0.8Fe0.2O3-σ制备与性能研究

0引言中温固体氧化物燃料电池(Interm ediate Tem-perature Solid Oxide FuelCell,ITSOFC)是目前SOFC的主要发展方向[1～3]。温度的降低可以减少成本,增加材料的选择和电池的使用寿命等一系列问题,但同时温度的降低对电池的阴极材料的性能提出了更高的要求,如在400~700℃下对氧     

LED用Sr_((1-1.5x))Mo_(0.8)Si_(0.2)O_(3.8)∶Eu_x~(3+)红色荧光粉的制备及其荧光性能

通过高温固相法合成了LED用红色荧光粉Sr(1-1.5x)Mo0.8Si0.2O3.8∶Eu3x+(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)。通过XRD、激发光谱和发射光谱测试了材料的物相组成以及发光性能。x=0.1样品的XRD谱与JCPDS 08-0482(SrMoO4)的标准卡片相同。Eu3+代替晶格中Sr2+的位置成为发光中心。随着Eu3+含量x的增加,593 nm处的5D0-7F1跃迁和614 nm处的5D0-7F2跃迁发射强度会相互转换:当x≤0.4时,以磁偶极5D0-7F1跃迁为主,发射橙色光;而当x=0.5时,以电偶极5D0-7F2跃迁发射为主,发射红光。可能是过量掺杂的Eu3+离子,只能存在于晶格空位形成缺陷,无法占据SrMoO4中Sr2+的格位中,Eu3+在晶格中占据非对称中心的格位,导致电偶极跃迁变成允许跃迁,从而增加了5D0-7F2跃迁,减弱了5D0-7F1跃迁。因此,可以通过调节激活剂的含量获得不同发光色的荧光粉。Eu3+掺杂的硅钼酸锶体系,614 nm激发下,在368 nm处出现宽的基质吸收峰和467 nm处7 F0-5 D2的跃迁峰,且这2处的吸收峰在x=0.5时比x=0.4时...     

YBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)陶瓷样品的超声特性研究

本文研究了YBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)(0≤x≤0.4)高温氧化物多晶超导体系的电阻,超声声速和超声衰减随温度的变化特性。对于超导样品,声速-温度曲线出现三次明显异常,首先是在超导转变温度附近声速呈现一极小值,表明样品中出现声子软化现象,其次分别在170K和240K附近声速发生两次大的突变,同时超声衰减曲线也相应地出现两个峰,而不超导的样品(x=0.40)只有170K和240K两处出现超声异常,而低温下无明显的声子软化现象,这说明,高温超导相变的发生会导致样品的弹性性质发生变化,而240K处体系发生的相变同高温超导电性无必然的联系,文中还初步讨论了170K超声异常的起因。     

溶胶-凝胶法合成超细Li_(2 x)RE_xSi_(1-x)O_3及其离子导电性

用溶胶 凝胶法合成了Li2 xRExSi1 -xO3(RE =Pr ,Nd ,Sm ,Gd ;x =0～ 0 15 ) ,用DTA TG ,XRD ,TEM及交流阻抗等技术对样品的结构、形貌、粒径及离子导电性等进行了观察和测试。其固溶体形成范围是 0 相似文献   

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。     

Ba0.97Ce0.8Ho0.2O3-α陶瓷的离子导电性及其燃料电池性能

The perovskite-type-oxide solid solution Ba0.97Ce0.8Ho0.2O3-α was prepared by high temperature solidstate reaction and its single-phase character was confirmed by X-ray diffraction. The ionic conduction of the sample was investigated using electrical methods at elevated temperatures, and the performance of the hydrogen-air fuel cell using the sample as solid electrolyte was measured, which were compared with those of BaCe0.8Ho0.2O3 - α. In wet hydrogen, BaCe0.8 Ho0.2 O3 - α almost exhibits pure protonic conduction at 600-1000 ℃, and its protonic transport number is 1 at 600-900 ℃ and 0.99 at 1000 ℃. Similarly,Ba0.97Ce0.8Ho0.2O3-α exhibits pure protonic conduction with the protonic transport number of 1 at 600-700 ℃, but its protonic conduction is slightly lower than that of BaCe0.8Ho0.2O3-α, and the protonic transport number are 0.99-0.96 at 800-1000 ℃. In wet air, the two samples both show low protonic and oxide ionic conduction. For Ba0.97Ce0.8Ho0.2O3-α, the protonic and oxide ionic transport numbers are 0.01-0.11 and 0.30-0.31 respectively, and for BaCe0.8Ho0.2O3-α, 0.01-0.09 and 0.27-0.33 respectively. Ionic conductivities of Ba0.97Ce0.8Ho0.2O3-α are higher than those of BaCe0.8Ho0.2O3-α under wet hydrogen and wet air. The performance of the fuel cell using Ba0.97Ce0.8Ho0.2O3-α as solid electrolyte is better than that of BaCe0.8Ho0.2O3-α. At 1000 ℃, its maximum short-circuit current density and power output density are 465 mA/cm2 and 112 mW/cm2, respectively.     

Ba1.03Ce0.8 Ho0.2O3-α固体电解质的制备和电性能

采用高温固相反应法制备了非化学计量组成的Ba1.03Ce0.8 Ho0.2O3-α 固体电解质,用XRD和SEM对其相组成和表面及断面形貌进行了表征。用气体浓差电池方法测定了材料在600～1000 ℃温度范围内,干燥空气、湿润空气和湿润氢气气氛中的离子迁移数;用交流阻抗谱技术测定了它们在各实验气氛中的电导率。研究了材料的离子导电特性,并与BaCe0.8Ho0.2O3-α 和Ba0.97Ce0.8Ho0.2O3-α 的性能进行了比较。结果表明：该材料为单相钙钛矿型斜方晶结构。在600～1000 ℃温度范围内、干燥空气中,是氧离子与电子空穴的混合导体,氧离子迁移数为0.10～0.36;在湿润空气中,是质子、氧离子与电子空穴的混合导体,质子迁移数为0.11～0.01,氧离子迁移数为0.34～0.30;在湿润氢气气氛中,是纯质子导体,质子迁移数为1。在600～1000 ℃温度范围内,干燥空气、湿润空气和湿润氢气气氛中,非化学计量组成材料(x = 1.03,0.97)的电导率高于化学计量组成材料(x = 1)的电导率,其中,Ba1.03Ce0.8 Ho0.2O3-α的电导率最高 (1000 ℃时、在干燥空气气氛中：3.92×10-2 S·cm-1;在湿润空气气氛中：3.46×10-2 S·cm-1;在湿润氢气气氛中：2.10×10-2 S·cm-1)。Ba1.03Ce0.8 Ho0.2O3-α材料的离子导电性优于BaCe0.8Ho0.2O3-α 和Ba0.97Ce0.8Ho0.2O3-α。     

溶胶-凝胶法制备La0.8Sr0.2CoO3纳米材料

以La(NO3)3·6H2O, Sr(NO3)2, Co(NO3)2·6H2O为原料, 用EDTA作为胶溶剂, 采用溶胶-凝胶法制备La0.8Sr0.2CoO3纳米粉体. 利用TG-DTA, FT-IR, XRD, TEM等技术手段对凝胶制备过程、热分解机制、粉体形貌进行了研究, 并探讨了最佳的煅烧温度. 研究结果表明, 溶胶-凝胶法可以制得均一钙钛矿结构的La0.8Sr0.2CoO3氧化物, 最佳热处理温度为700 ℃, 粒径约为20 nm.     

Ce_(1-x)Ca_xO_(2-x)的溶胶-凝胶法的合成及其性质

用溶胶 -凝胶法合成了 Ce1-x Cax O2 -x(x=0～ 0 .3 5 )系列固体电解质 ,系统地研究了其晶体结构随Ca O含量的变化关系 .XRD测试表明 ,该体系于 1 60℃即形成萤石结构纯相 .高温 XRD表明 ,从室温至80 0℃ ,Ce1-x Cax O2 -x(x=0～ 0 .3 5 )未出现结构相变 .此法合成温度远低于传统的高温固相合成法和水热合成法的温度 .合成物的颗粒小 ,粒度均匀 .在 1 3 0 0℃即可烧结成高致密度样品 .XPS测试表明 ,掺杂 Ca O后吸附氧浓度明显增大 ,氧空位增多 ,电导率和氧离子迁移数增大 ,改善了 Ce O2 基固体电解质的性能 .     

Ba_xCe_(0.8)Sm_(0.2)O_(3-α)固体电解质的离子导电性

用高温固相反应法合成了非化学计量组成的Ba1.03Ce0.8Sm0.2O3-α,Ba0.98Ce0.8Sm0.2O3-α固体电解质样品,作为比较,亦用高温固相反应法合成了化学计量组成的BaCe0.8Sm0.2O3-α固体电解质样品。用X射线衍射法对它们进行了晶体结构测定,分别用氢及氧浓差电池方法研究了它们在600～1000℃下的质子和氧离子导电特性。实验结果表明,这些样品均为钙钛矿型斜方晶单相结构,随着样品中的Ba2+离子含量的增多,样品的质子迁移数增大。这些样品在氧气氛中均为氧离子与电子空穴的混合导体,样品的Ba2+离子含量对样品的氧离子迁移数无明显影响。     

Mixed-conducting perovskite-type Sr_xBi_(1-X)FeO_(3-δ)oxygen-permeating membranes

SrxBi1-xFeO3- (SBF) series mixed conductors were synthesized using Standard ceramic method. The properties of such materials were characterized by XRD, O2-TPD techniques. Ab-normal crystal phenomena were found and explained and correlated with the oxygen permeation results. By analysis of the critical radius (rc), the degree of openness of the lattice (Fv) and the average metal-oxygen bonding energy of the perovskite lattice (ABE), it was proposed that the oxygen permeation flux is determined mainly by the oxygen diffusion rate in bulk when 1-x≤0.5, and by the concentration of oxygen vacancy when 1-x≥ 0.5. The stability of Sr0.5Bi0.5FeO3- was also investigated, and the high stability of it was attributed to the stable BO6 octahedra.     

Preparation and Characterization of Single-Phase Perovskite La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ

Single-phase perovskite La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ has been successfully prepared by using citrate-EDTA complexation method at relatively low calcination temperature. The structure and thermal decomposition process of the complex precursor have been investigated by means of differential scanning calorimetry-thermal gravimetric analysis (DSC/TGA), X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform infrared spectroscopic (FT-IR) measurements. The precursor decomposed completely and started to form perovskite-type oxide above 420℃ according to the differential scanning calorimetry (DSC) and thermal gravimetric analysis (TGA) results. Single-phase perovskite La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ obtained has been confirmed from the XRD pattern, and no peak of SrCO3 was found by XR.D of the oxides synthesized at a relatively low temperature of 800 ℃. The reducibility of La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ was also characterized by the temperature programmed reduction (TPR) technique. Disk shaped dense La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ membrane was prepared by the isostatical pressing method. The oxygen flux rate of dense La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ membrane was (2.8-18)×10-8 mol/(cm2·s) in the temperature range of 800-1 000℃.     

纳米Al2O3掺杂对Ce0.8Y0.2O2-δ晶界离子电导的影响

纳米Al2O3掺杂对Ce0.8Y0.2O2-δ晶界离子电导的影响;固体电解质;晶界离子电导率     

Gd0.2Ce0.8O1.9纳米颗粒对固体氧化物电解池La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ阳极 析氧反应的影响

化石燃料的使用排放了大量CO2,对气候和环境造成了日益严重的危害.固体氧化物电解池(SOEC)能够利用可再生能源产生的电能将CO2高效转化成CO,降低CO2排放的同时,又能减少化石燃料的使用,近年来受到研究者的广泛关注.相比于低温液相CO2电还原,SOEC高的运行温度保证了其较高的反应速率,即较高的电流密度.典型的SOEC单电池由多孔阴极、致密电解质和多孔阳极以三明治的方式组装而成.CO2分子在阴极得到两个电子解离成CO和一个O2–;生成的O2–通过致密电解质传导至阳极,在阳极失去四个电子发生析氧反应(OER)生成一个O2.相比于两电子的阴极反应,阳极四电子的析氧反应更难进行,可能是整个电极过程的速控步,因此开发高性能的阳极材料有望显著提高SOEC的CO2电还原性能.La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)因具有较高的混合离子-电子导电性而被用作SOEC阳极材料,但受LSCF-气体两相界面的限制,其OER性能较低.研究表明,LSCF-掺杂的CeO2-气体所构成的三相界面相比于LSCF-气体两相界面具有更高的电化学反应活性,即OER反应更易在三相界面进行.因此,本文将Gd0.2Ce0.8O1.9(GDC)纳米颗粒浸渍到SOEC LSCF阳极来提高其OER活性,考察了纳米颗粒浸渍量(3,5,10和20 wt%)对SOEC电化学性能的影响.结果表明,SOEC的电化学性能随浸渍量的增加而逐渐升高,当GDC纳米颗粒浸渍量为10 wt%时(10GDC/LSCF),SOEC的电化学性能达到最高,在800 oC和1.6 V的电流密度为0.555 A cm–2,是LSCF阳极SOEC性能的1.32倍.继续增加浸渍量到20 wt%,电化学性能反而开始下降.电化学阻抗谱测试结果表明,GDC纳米颗粒的加入减小了SOEC的极化电阻.对应的弛豫时间分布函数解析结果表明10GDC/LSCF阳极上的OER由四个基元反应构成.电镜和O2-程序升温脱附结果表明,GDC纳米颗粒的加入显著增加了10GDC/LSCF阳极三相界面和表面氧空位的数量以及体相氧的流动性,从而促进了OER四个基元反应的反应速率,降低了这几个过程的极化电阻,因而降低了OER反应的极化电阻,提高了SOEC电还原CO2的电化学性能.     

新型电解质材料CaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3的制备与电性能

采用溶胶-燃烧法合成了可用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的新型固体电解质材料CaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3.通过XRD、交流复阻抗等电化学方法对样品的结构、电导性能进行了表征,并考察了材料的烧结性能. 结果表明,溶胶-燃烧法可以成功制备出具有良好烧结性能的CaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3电解质粉末,1 400 ℃下得到的烧结体的相对密度可达到95%. 电性能测试表明,CaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3烧结体在中温范围内具有较高的氧离子电导率(σ_(800 ℃)＝2.24×10~(-3)S/cm)、低的电导活化能(0.89 eV).     

La0.8Ca0.2MnO3纳米线的制备及表征

利用Sol-gel法结合氧化铝模板技术制备了La0.8Ca0.2MnO3纳米线, 并研究了两种热处理方法对 La0.8Ca0.2MnO3纳米线结构和形貌的影响. 快速升温到800 ℃得到的La0.8Ca0.2MnO3纳米线较粗, 其直径大于氧化铝模板的孔径, 而经过缓慢升温到400 ℃预处理再升温到800 ℃得到的La0.8Ca0.2MnO3纳米线, 其直径和氧化铝模板的孔径相当, 都约为35 nm. X射线衍射和透射电镜分析结果表明, 两种方法得到的 La0.8Ca0.2MnO3纳米线都是具有钙钛矿结构的属于单斜晶系的多晶材料.     

BaCe_(0.8)Zr_(0.1)La_(0.1)O_(3-α)陶瓷的制备和电性能研究

以高温固相反应法制备了BaCe0.8Zr0.1La0.1O3-α陶瓷,用粉末X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其晶体结构和断面形貌进行了表征。以陶瓷材料为固体电解质、多孔性铂为电极,用交流阻抗谱技术测定了材料在500～900℃下不同气体气氛中的电导率;用气体浓差电池方法测定了材料在干燥空气和湿润空气中的离子迁移数;研究了材料的离子导电特性。结果表明,该陶瓷材料为单一钙钛矿型BaCeO3斜方晶结构。在500～900℃下,干燥和湿润的氧气、空气和氮气中,材料的电导率随着温度升高和氧分压增大而增大。在干燥的空气中,材料的氧离子迁移数为0.06～0.17,表现为氧离子与电子空穴的混合导电性,其中,电子空穴导电为主导。在湿润的空气中,材料的质子迁移数为0.52～0.01,氧离子迁移数为0.14～0.27,表现为质子、氧离子和电子空穴的混合导电性,其中,在500～550℃下,质子导电为主导;高于550℃,电子空穴导电为主导。