SOFC阳极阻挡层La0.3Ce0.7O2-δ薄膜的制备

镓酸镧基SOFC存在的关键问题是在阳极/电解质界面发生固相反应生成绝缘相,一个根本的解决办法是在阳极与电解质之间制备一层薄且致密的阻挡层La0.3Ce0.7O2-δ(LDC30).本文采用共沉淀法制备了LDC30的前驱体,高温煅烧后,通过XRD分析和粒度分布测试,表明La2O3成功地掺杂到CeO2晶格中,制得了粒径较小的纯相LDC30粉体,并确定了最佳的煅烧条件是在1000℃下煅烧2h.采用丝网印刷法将阻挡层浆料涂覆在电解质表面并高温烧结,通过烧结收缩曲线及微观形貌观测,发现在1400℃时烧结2h可以成功的制备一层厚约10μm的致密的阻挡层薄膜,将电池的放电性能提高了44;.     

(Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3介质陶瓷的微波烧结研究

微波烧结法制备0.85(Mg0.7Zn0.3)TiO3-0.15(Ca0.61La0.26)TiO3 ((Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3)系介质陶瓷,研究微波烧结工艺对(Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3陶瓷烧结性能、微观结构、相组成和微波介电性能的影响.结果表明:(Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3陶瓷的主晶相为(Mg0.7Zn0.3)TiO3、Ca0.61La0.26TiO3,第二相为(Mg0.7Zn0.3)Ti2O5;升温速率15 ℃/min,烧结温度1275 ℃,保温时间20 min时,陶瓷微波介电性能优良:εr=27.01,Q·f=103500 GHz,τf=+2 ppm/℃.     

Mn掺杂对YBiCaZrVIG铁氧体微结构及性能的影响

用固相反应法在空气气氛中制备了Y2.1 Bi0.2Ca0.7 Zr0.3 V0.2Mnx Fe4.42-xO12(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)铁氧体,研究了Mn掺量和烧结温度对YBiCaZrVMnIG铁氧体烧结性能、微观结构和电磁性能的影响.研究发现,所有样品均形成单一的石榴石相.Mn的掺入使晶胞参数增加,并促进了YBiCaZrVIG铁氧体的致密化.Fe离子的数量、微观结构的变化以及晶格中离子空位的增多造成了介电损耗先显著降低后略有增加趋势.而介电损耗随着烧结温度的升高和材料的致密化先急剧下降,后由于烧结温度过高使部分Fe3+还原成Fe2+而略有增加.Mn掺量对YBiCaZrVMnIG铁氧体介电常数影响不大,但是随着烧结温度和样品致密度的提高,介电常数呈增大趋势.而饱和磁化强度4πMs随着Mn掺量的增加先呈缓慢降低趋势,后又逐渐增加,但随烧结温度的升高呈相反的变化趋势.因此,在YBiCaZrVIG铁氧体中掺杂适量的Mn 能够促进烧结,提高材料的电磁性能.综上,Mn掺量为x=0.04(Y2.1Bi0.2Ca0.7Zr0.3V0.2Mn0.04Fe4.38O12)、烧结温度为1260℃的铁氧体综合性能最佳:RD＞ 98;,εr=15.7,tanδe =2.1×10-4,4πMs=1629 Gs.     

原料NiO粉末对燃料电池Ni/SDC阳极材料微结构和性能的影响

分别采用商用氧化镍和煅烧碱式碳酸镍所得氧化镍粉末与Ceo.8Smo.2O2-δ(SDC)粉末混合,经压制烧结制得燃料电池NiO/SDC阳极烧结体,经H2还原后得到Ni/SDC金属陶瓷阳极材料,考察了不同NiO原料和加入量对阳极烧结体和阳极材料的微结构及相关性能的影响,还对以Ni/SDC为阳极构建的燃料电池单电池的性能进行了测试.实验结果表明:煅烧碱式碳酸镍所得NiO粉末和商用NiO粉末的平均粒径分别约为1.1 μm和8μm,前者更为均匀细小;由煅烧碱式碳酸镍所得NiO所制备的Ni/SDC阳极材料具有更高的电导率,含40; NiO的阳极材料(S-Ni/40SDC),在H2气氛中的电导率可达117.5 S·cm-1.以煅烧碱式碳酸镍所得的NiO制备的NiO/SDC为阳极,SDC为电解质,(Y0.5Ca0.5) BaCo3ZnO7-50SDC为阴极的单电池在700℃下的最大输出功率达225 mW/cm2,开路电压为0.85 V,电池性能优于以商用NiO为阳极原料所构建的单电池.     

La2(Zr0.7Ce0.3)2O7纳米粉体的制备与表征

采用化学沉淀法制备了高性能热障涂层用La2(Zr0.7Ce0.3)2O7陶瓷粉体.通过TG-DSC、XRD、SEM及TEM对前驱体的烧结温度、粉体物相及微观结构进行了分析.结果表明:制备的粉体为纳米级,且颗粒分布均匀,粒径大约30 ～ 50 nm;La2(Zr0.7Ce0.3)2O7是由烧绿石结构的La2Zr2O7固溶体和萤石结构的La2Ce2O7固溶体复合组成.     

烧成温度对La0.7Ca0.3CrO3/Al2O3导电陶瓷微滤膜支撑体结构与性能的影响

采用高温固相反应烧结法制备La0.7Ca0.3CrO3(LCC)/Al2O3导电陶瓷微滤膜支撑体.研究了烧成温度对制备的LCC/Al2O3支撑体样品的物相组成、微观结构、烧成收缩、孔隙率和孔径分布、电导率、抗弯强度、渗透通量及耐腐蚀性能等的影响.结果表明,高温烧成过程中LCC与Al2O3发生复杂的固相反应,样品主晶相为菱形结构La07Ca0.3Cr1-xAlxO3,并生成了少量LaAl11O18和CaCr2O4等.烧成温度从1350℃提高到1600℃时,样品的烧结程度、电导率、抗弯强度和耐酸腐蚀性能明显提高,而孔隙率明显减小.样品的平均孔径和纯水渗透通量随烧成温度提高,表现出先增大后减小的变化趋势.在1550℃时保温2h烧成制备的LCC/Al2O3支撑体,具有高的孔隙率(43.4;)和抗弯强度(36.9 MPa),其平均孔径(d50)为1.02 μm、纯水通量为2.24 m3/m2·h·bar、电导率为0.11 S/m,且具有良好的耐腐蚀性能.     

掺CeO2的MgO-CaO材料缺陷形成及扩散动力学研究

以分析纯Mg(OH)2和Ca(OH)2为起始原料,CeO2为掺杂剂,经行星球磨机混合后压制成圆柱形试样,在1650℃温度条件下保温3h烧成,制备了MgO-CaO材料.采用X-射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和高温电导率测试仪对试样进行了分析表征.研究结果表明:少量CeO2的掺入(0.5wt; ～0.75wt;)即可有效促进材料的烧结致密化.在烧结致密化过程中,随着晶界的迁移及气孔排除,方镁石与方钙石晶粒不断长大,且方镁石晶粒长大更为明显,形成以方镁石为基体,方钙石晶粒被方镁石包裹的空间结构,但MgO由于本征缺陷产生的O2-空位在晶界迁移过程中的聚集和融合,在方镁石晶粒内形成了难以排除的气孔.CeO2促进材料烧结的本质在于CeO2可与CaO发生有限置换固溶反应,降低Ca2空位的扩散激活能,有利于Ca2空位的扩散.     

复合烧结助剂对CSLST微波介质陶瓷的性能影响

研究了复合添加12.5wt; Li2CO3-B2O3-CuO (LBC)玻璃和不同含量(0～4.0wt;) Bi2O3对(Ca0.9375Sr0.0625)0.3 (Li0.5Sm0.5)0.7TiO3 (CSLST)微波介质陶瓷烧结特性、相组成和介电性能的影响,分析了CSLST陶瓷与银的共烧行为.结果表明:复合添加LBC玻璃和Bi2O3能有效降低CSLST陶瓷烧结温度至875℃,XRD分析结果显示添加0～ 1.0wt; Bi2O3有Cu3Ti3O和CaCu3Ti4O12新相产生,当Bi2O3的添加量大于2.0wt;,杂相消失.随着Bi2O3添加量的增加,陶瓷的频率温度系数Tf向负方向偏移.复合添加12.5wt;LBC玻璃和2.0wt; Bi2O3的CSLST陶瓷,在875℃保温5h烧结后,具有优良的微波介电性能:εr=78.9,Q×f=1852 GHz,τε=3×10-6/C.该材料与银共烧界面结合状况良好,无明显扩散,适合作为LTCC的材料.     

高电阻温度系数(La0.67Ca0.33MnO3)1-x∶Agx多晶陶瓷的研究

采用溶胶-凝胶法制备了(La0.67Ca0.33 MnO3)1-x∶Agx(x=0.00、0.10、0.15、0.20、0.3、0.4、0.5)系列多晶陶瓷样品,通过XRD、SEM和标准四探针法对材料晶体结构、表面形貌和电学性能的分析研究Ag的添加对材料性能的影响.结果表明:随着Ag添加量的增加,样品的晶格常数逐渐增大,这是由于Ag取代La3+、Ca2+进入晶格使其发生膨胀;并且样品的金属-绝缘体转变温度(Tp)随Ag添加量的增加而升高,从270 K(x=0)升高到281 K(x=0.5),这是由于Ag对La3+、Ca2+的替换导致Mn4+/Mn3+比例增大而提高了双交换作用.值得注意的是,当0.00≤x≤0.15时,TCR值随x的增大而增大,当x=0.15时达到最大值58.6;·K-1;0.15≤x≤0.5时,TCR反而随之降低,这可能是由于高添加量导致材料的烧结质量降低.     

高性能Ag/La0.7Mg0.3MnO3/p+-Si阻变器件的研究

采用溶胶-凝胶工艺在p型单晶硅衬底上制备了La0.7Mg0.3MnO3薄膜,对薄膜的微观结构及Ag/La0.7Mg0.3MnO3/p+-Si器件的电致阻变性能进行了研究.结果表明:La0.7Mg0.3MnO3薄膜在经过700℃退火2h后为单一的钙钛矿结构,沿(112)晶向择优生长,薄膜致密平整;Ag/La0.7Mg0.3MnO3/p+-Si阻变器件具有典型的双极型阻变特性,具有非常高的电阻开关比,其高阻态(HRS)与低阻态(LRS)的比值高于105,以及较佳的耐疲劳性能,器件在1000次循环后高、低阻态比值没有明显变化;器件在高阻态(HRS)时的导电机制为Schotty势垒发射效应,低阻态(LRS)导电机制为导电细丝机制.