一种高活性 Ni掺杂 La0.6Sr0.4FeO3-δ作为碳基燃料固体氧化物燃料电池对称电极

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种在中高温下可以直接将储存在燃料中的化学能转换成电能的全固态电化学反应装置.因其具有能量转换效率高、环境友好、全固态结构以及可以使用碳氢化合物燃料等优点,近年来受到了广泛的关注.在诸多电极材料当中, Ni基金属陶瓷是 SOFCs中最常使用的阳极材料,这是由于金属 Ni具有优良的电子电导和催化性能.然而当使用碳基化合物燃料时,传统的 Ni金属陶瓷阳极材料面临严重的积碳、Ni颗粒长大以及硫中毒等问题.这些问题不仅会影响 SOFCs的寿命,而且还会严重地降低 SOFC的商业化进程.因此,开发具有高催化活性、抗积碳的阳极材料对碳氢化合物为燃料的固体氧化物燃料电池的发展至关重要.与金属基阳极相比,氧化物阳极的热膨胀系数与电解质材料更匹配,性能的可调控性更强.铁酸锶镧(LSF)是一种分子式为 ABO3的钙钛矿结构的氧化物,在高温下具有较高的电子电导率.据报道 LSF作为阴极材料时,表现出了良好的性能.但是 LSF作为阳极材料时,却存在着催化性能不足的问题.我们研究了 Ni掺杂的 La0.6Sr0.4FeO3-δ(LSFN),以提高其作为 SOFCs阳极材料的催化性能.同时采用将 LSFN在 SOFC工作气氛下原位还原的方法,在 LSFN颗粒表面原位生长出分布均匀的纳米颗粒.透射电镜分析结果表明该偏析的颗粒为 Ni-Fe合金.有报道显示, Ni-Fe合金对碳氢化合物氧化具有良好的催化活性,所以在 LSFN颗粒表面生成这种合金颗粒有利于提高阳极材料的催化活性.对于 Ni-Fe合金以均匀的纳米颗粒析出的原因,还有待进一步研究.为了研究 LSFN作为 SOFC电极材料的性能,我们采用浸渍法将 LSFN前驱体溶液浸渍到氧化钇稳定氧化锆(YSZ)一体化电池的对称多孔骨架中,经过焙烧,得到了具有对称结构的 SOFC单电池.所使用的 YSZ一体化骨架为中间层薄而致密,两边厚而多孔的三层结构,这种结构可以显著地降低电解质的厚度,从而达到降低单电池的阻抗的目的.这一新型对称电池结构具有如下优点：阳极表面上可能发生的硫毒化和积碳问题有可能通过将阳极和阴极反用而消除;氧化剂(空气)将冲走吸附在电极上的硫和碳粒子,从而使电极得以再生.此外,氧化还原稳定的阴极预期将提高阴极的寿命.对单电池的电化学测试结果表明, LSFN电极材料的最佳浸渍量为30 wt%,这是因为较低的 LSFN浸渍量(<30 wt%),不能形成连续的电子传导网络,电极的电子传导能力不足;而 LSFN电极材料的浸渍量高于30 wt%时则会降低电极反应的三相界面,从而影响电池的性能.在750oC下, LSFN为电极的单电池在以湿润 C3H8为燃料时其开路电压(OCV)达到了约1.18 V,高于以 H2为燃料电池的电压.以 CH4为燃料时, LSFN为电极的单电池的开路电压远高于 LSF为电极的单电池.在750oC下,以 C3H8为燃料时, LSFN和 LSF为电极的电池的峰值输出功率密度分别达到400和230 mW/cm2.这些结果表明,通过 Ni掺杂和原位焙烧,在 LSFN电极颗粒表面制备了均匀分布的 Ni-Fe合金纳米颗粒,极大地提高了铁酸锶镧材料对碳基燃料的催化活性.长期放电测试结果表明, LSF为电极的单电池在测试过程中,尾气可以收集到类似焦油状的黑色物质;而 LSNF为电极的单电池在测试过程中并没有观察到明显的焦油状物质生成.通过气相色谱-质谱联用分析,发现所产生的焦油状物质主要成分是含苯环、碳碳双建或碳碳三键的烃类.这说明 LSF电极只能使 C3H8部分氧化, LSFN对 C3H8等碳氢化合物燃料的氧化具有高的催化活性和良好的耐久性. Ni掺杂的 La0.6Sr0.4FeO3-δ阳极材料是一种有希望的碳基燃料 SOFCs对称电极.     

Carbon nanoribbons and nanotubes based on δ-graphyne: A first-principles study

As a stable allotropy of two-dimensional (2D) carbon materials, δ-graphyne has been predicted to be superior to graphene in many aspects. Using first-principles calculations, we investigated the electronic properties of carbon nanoribbons (CNRs) and nanotubes (CNTs) formed by δ-graphyne. It is found that the electronic band structures of CNRs depend on the edge structure and the ribbon width. The CNRs with zigzag edges (Z-CNRs) have spin-polarized edge states with ferromagnetic (FM) ordering along each edge and anti-ferromagnetic (AFM) ordering between two edges. The CNRs with armchair edges (A-CNRs), however, are semiconductors with the band gap oscillating with the ribbon width. For the CNTs built by rolling up δ-graphyne with different chirality, the electronic properties are closely related to the chirality of the CNTs. Armchair (n, n) CNTs are metallic while zigzag (n, 0) CNTs are semiconducting or metallic. These interesting properties are quite crucial for applications in δ-graphyne-based nanoscale devices.     

On inverse skew Laurent series extensions of weakly rigid rings

Let R be a ring equipped with an automorphism α and an α-derivation δ. We studied on the relationship between the quasi Baerness and (α, δ)-quasi Baerness of a ring R and these of the inverse skew Laurent series ring R((x^?1; α, δ)), in case R is an (α, δ)-weakly rigid ring. Also we proved that for a semicommutative (α, δ)-weakly rigid ring R, R is Baer if and only if so is R((x^?1; α, δ)). Moreover for an (α, δ)-weakly rigid ring R, it is shown that the inverse skew Laurent series ring R((x^?1; α, δ)) is left p.q.-Baer if and only if R is left p.q.-Baer and every countable subset of left semicentral idempotents of R has a generalized countable join in R.     

CeO2负载的PdO与Ce1‒x Pd x O2‒δ 物种的甲烷催化燃烧性能

通过调控Pd前驱物在CeO₂上的沉积方式, 分别制备了以PdO和离子态的Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种为主的 Pd/CeO₂催化剂, 并采用X射线光电子能谱(XPS)和拉曼(Raman)光谱确证了这两种Pd物种的存在. 氧气程序升温脱附(O₂-TPD)和氢气程序升温还原(H₂-TPR)的表征结果显示, 相比于与载体相互作用较弱的PdO物种, 与CeO₂相互作用较强的Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种具有更加稳定的Pd—O键. 催化剂的甲烷燃烧反应起燃活性测试结果显示, 以PdO物种为主的催化剂表现出了良好的低温催化性能, 在原料气配比为1%CH₄/4%O₂-Ar, 空速为60000 mL·{\mathrm{g}}_{\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{t}}^{-\mathrm{1}}·h^?1的条件下, T₁₀和T₉₀分别为275和367 ℃, 而两种以Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种为主的催化剂的T₁₀均超过420 ℃. 催化剂的甲烷程序升温还原(CH₄-TPR)表征结果表明, 在升温过程中只有当PdO或Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种被CH₄还原后, 催化活性才开始上升. 由于PdO物种的Pd—O键强度较弱, 有利于Pd物种上的晶格氧在较低温度下参与CH₄的氧化过程. 而Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种的Pd—O键较稳定, 且在反应条件下离子态Pd²⁺与反应体系中氧物种的作用较强, 进而抑制了其与CH₄的反应, 因此反应的起燃温度较高. 以γ-Al₂O₃为载体采用相同的方法制备了Pd/γ-Al₂O₃催化剂, 相关的表征结果进一步证实, 与载体相互作用较弱的PdO物种更容易被CH₄还原, 进而具有较高的催化活性. 据此可以认为Pd/CeO₂上氧化态的Pd物种被CH₄的还原性能是决定其甲烷催化燃烧反应活性的重要因素之一.     

纳米钙钛矿型Ca1-xBixMnO3-δ的合成及其作为可充碱性电池阴极材料的可行性研究

采用共沉淀合成法制备了Bi不同取代量的纳米Ca_1-xBi_xMnO_3-δ,其中烧结温度由TG-DTA测试确定.用原子吸收对其进行了分组分析,采用XRD,TEM对其结构和晶粒的大小及形貌进行了分析,并与高温固相法和硬脂酸法制备样品进行比较.结果表明,Bi取代量的不同,所得样品的物相也随之发生变化.但不同制备方法所得样品的物相相同,晶粒的平均粒径不同,但均属纳米级.当在碱性溶液(9 mol/L KOH)中进行充放电性能测试时发现,取代量x=0.l时Ca_1-xBi_xMnO_3-δ的放电容量为380 mAh/g,与同等条件下国际一号样(MnO₂)的放电容量248 mAh/g相比,提高了53%.在充放电实验中,电极的可充性能比国际一号样及无取代的CaMnO_3-δ有很大的提高.因此有希望作为可充电池阴极的活性材料.本文还利用循环伏安方法对其充放电机理进行了初步讨论.     

Oxygen nonstoichiometry (δ) of TiO2−δ-revisited

Oxygen nonstoichiometry (δ) of “undoped” polycrystalline TiO_2−δ has been measured as a function of oxygen partial pressure in the widest ever examined range of 10^-18?P_O2/atm?10^-1 at elevated temperatures (1073?T/K?1473) by thermogravimetry and coulometric titrometry combined and compared with all the reported values. Isothermal variation of nonstoichiometry against P_O2 is explained with a defect model involving quadruply ionized titanium interstitials, electrons, holes, and unidentified acceptors which may be background impurity acceptors or cation vacancies. The equilibrium constants for intrinsic electronic excitation reaction and redox reaction are determined from the nonstoichiometry measured and compared exhaustively with all the reported values. The relative partial molar enthalpy and entropy of oxygen are evaluated as functions of nonstoichiometry and the inner workings of their variations discussed.     

Ce1－xNdxO2－δ固溶体的电子顺磁共振谱和阻抗谱的研究

利用溶胶-凝胶方法在800 ℃焙烧10 h后, 合成了固溶体Ce_1－xNd_xO_2－δ (x＝0.05～0.55), X射线衍射(XRD)测试表明固溶体已经形成立方萤石结构; 电子顺磁共振谱(EPR)研究表明在固溶体Ce_1－xNd_xO_2－δ中随着掺杂量x的增大, Ce^3＋离子含量减少, 说明掺杂Nd^3＋离子可以抑制Ce^4＋的还原; 交流阻抗谱的测量表明固溶体Ce_0.9Nd_0.1O_2－d 具有离子导电特性, 600和700 ℃时的电导率分别为4.25×10^－3和1.12×10^－2 S•cm^－1, 活化能为0.68 eV.     

LaxSr2−xFeyRu1−yO4±δ: a new family of K2NiF4 type oxides

The phases La_xSr_2−xFe_yRu_1−yO_4±δ (x=0.2-0.8; y=0.6-0.9) have been synthesized by solid-state techniques and yield tetragonal structures with I4/mmm symmetry. The oxygen stoichiometry and high-temperature structures have been examined using diffraction techniques and in situ Mössbauer spectroscopy at temperatures up to ∼600°C. Furthermore, new reduced phases that adopt structures with Immm symmetry have been discovered. Unusual coordination numbers have been determined for the most highly reduced samples with square planar coordination evident for the B site cations. The reduced orthorhombic Immm phases were found to readily reoxidize in air to the tetragonal I4/mmm structure at relatively low temperatures of only ∼500°C.     

数学模型δ(n,d,k)在选拔运动员中的应用

利用数学模型δ(n,d,k),按照组合群验的理论和算法,根据选拔运动员的评价指标类和指标权重,给出了从大量选手中筛选优秀运动员的一种新方法.     

微分形式的双权积分不等式

该文证明了满足A -调和方程的微分形式的局部双权积分不等式. 作为局部结果的应用,还证明了满足A -调和方程的微分形式的整体双权积分不等式.