一、微波固相反应合成La_(1-x)Sr_xCoO_3阴极材料的研究(论文文献综述)
宁舒羽[1](2021)在《稀土硼化物的理论计算、单晶制备及性能研究》文中指出稀土硼化物具有高熔点、高硬度、低功函数、低蒸发率、耐离子轰击能力强与物理化学性质稳定等特点,是一类优良的电子发射材料,在电子束加工仪器、粒子束加速器、精密电子分析仪器以及动态真空系统的电子器件等领域有广泛应用。目前针对稀土硼化物阴极的研究主要集中在通过实验制备掺杂稀土硼化物单晶,寻找合适掺杂成分从而提高其电子发射性能这一方面,而对于其功函数、电子结构与掺杂改变电子发射性能的机理研究尚少。本文以轻稀土硼化物为研究对象,利用第一性原理计算结合实验的方法,系统地研究了二元及掺杂稀土硼化物的电子结构、功函数与热发射性能。首先,对二元轻稀土六硼化物的电子结构与功函数进行了第一性原理计算。通过分析稀土六硼化物的能带结构与态密度,得出电子发射所需的自由电子主要由位于导带底的5d-Ln(Ln为稀土原子)轨道提供,在费米面附近5d电子的态密度越大,越有利于电子发射。功函数的计算表明,当表面有更多稀土原子时,体系的功函数越低;不同指数晶面功函数满足Φ(100)<Φ(210)<Φ(110)<Φ(111)的关系。轻稀土六硼化物块体(100)晶面的功函数满足Φ(LaB6)<Φ(CeB6)<Φ(PrB6)<Φ(NdB6)<Φ(SmB6)<Φ(GdB6)<Φ(EuB6)的关系。此外计算了尺寸效应的影响,1×1×∞纳米线结构比块体结构的功函数更低,满足Φ(LaB6)≈Φ(CeB6)<Φ(GdB6)<Φ(PrB6)<Φ(NdB6)<Φ(SmB6)<Φ(EuB6)的关系。其次,为了探究掺杂对稀土六硼化物电子结构与功函数的影响,选取了功函数较低的LaB6与CeB6为基,首次计算了(LaxCe1-x)B6、(CexPr1-x)B6与(LaxM1-x)B6(其中,M为碱土原子Ca、Sr或Ba;x=0,0.25,0.5,0.75或1)体系的功函数与能带结构。得出(La0.75Ce0.25)B6、(Ce0.75Pr0.25)B6、(La0.5Ba0.5)B6、(La0.75Sr0.25)B6与(La0.75Ca0.25)B6成分的功函数最低。合适的掺杂可有效降低体系的功函数。掺杂稀土或碱土元素使基体的晶格结构发生一定的畸变,处于导带的稀土原子(或稀土与碱土原子)的d轨道与价带的B-p轨道杂化增强,能带变宽,使体系的总能量变高,费米能级升高,掺杂后体系的功函数降低。再次,利用放电等离子烧结结合光学区熔法,制备了大尺寸高质量的LaB6、GdB4与GdB6单晶并对其晶体结构、晶体取向、单晶质量与热发射性能进行了表征。实验探索表明,利用SPS技术,以氢化钆粉末与硼粉进行原位反应烧结,可以快速低温制备GdB4与GdB6多晶块体。通过严格控制生长参数,利用光学区熔技术首次制备无杂相的亚稳态GdB6单晶。热发射性能测试表明LaB6与GdB6的有效功函数分别为2.65 e V与2.99 e V,实验结果与计算结果吻合。GdB4与GdB6低温下表现为顺磁性到反铁磁性的转变。在温度为5 K,外加磁场为14 T,磁场方向与电流方向垂直时,GdB4的磁阻值最大可达到6100%。最后,利用放电等离子烧结结合光学区熔法,制备了大尺寸、高质量的多元稀土六硼化物单晶并表征了其晶体结构与质量。热发射性能测试表明三元(La0.75Ce0.25)B6单晶的平均有效功函数为2.61 e V,Ce基五元硼化物单晶的不同晶面的功函数满足Φ(100)<Φ(310)<Φ(210)<Φ(110)<Φ(111)关系,首次制备Ce基六元稀土硼化物(CexLayPryNd0.05Gd0.05)B6(其中x=0.5,y=0.2或x=0.6,y=0.15或x=0.7,y=0.1)单晶,有效功函数分别为2.62 e V,2.66 e V与2.67 e V。掺杂的稀土硼化物单晶的功函数均低于基体二元六硼化物单晶,实验结果与计算结果基本吻合。
王晓硕[2](2020)在《La1-xSrxCoO3薄膜质子化与电催化性能研究》文中提出全球范围内不断增加的能源需求和持续恶化的环境问题迫使人类不断寻求可循环、廉价、清洁和环境友好的新能源。在各种替代能源里面,氢能源是一种高热量、无污染的清洁能源并且还是能源存储的最佳载体。目前,氢气获取的较优途径是通过水分解。然而水分解产氢的过程中存在过电位问题,需要使用催化剂来降低过电位。La1-xSrxCoO3因为具有较好的催化性能被人们所熟知,虽然之前对La1-xSrxCoO3材料有过系统的电化学研究,但大都集中于对La1-xSrxCoO3粉末的研究,粉末材料依赖表面结构使电化学机理研究变得复杂,因为在同一催化材料中可能存在不同的末端,结构缺陷,甚至多个相,只能从整体对材料进行分析。外延薄膜电极由于表面的二维性质限制了它们的反应场,为析氧反应的机理研究提供了有利的条件,这使得直接研究反应的表面与电化学反应条件依赖性成为可能。本论文从外延单晶薄膜有利于研究材料催化机理出发,采用脉冲激光沉积系统制备出了高质量的外延薄膜来研究电化学性能,并对催化机理进行分析,具体的研究内容如下。(1)过渡金属在钙钛矿中的价态对于这种材料的许多物理性质及其实际应用是必不可少的。具体来说,过渡金属氧化物的多价性质使其在固态结构中形成氧空位,从影响了氧化还原反应。为了研究不同掺杂比例对La1-xSrxCoO3(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)薄膜催化活性的影响,我们制备了靶材,采用固相烧结法制备出不同掺杂比例的La1-xSrxCoO3陶瓷靶材,通过脉冲激光沉积系统生长出质量较好的La1-xSrxCoO3薄膜,将制备好的薄膜封装为电极结构,经过循环伏安测试得到La0.7Sr0.3Co O3的催化活性最好,进而对这一掺杂比例的薄膜进行详细的研究分析。(2)使用不同p H值的电解质溶液进行测试,得出薄膜电极的催化活性随着电解质溶液p H值的而增大。这一现象不能用传统的钙钛矿析氧机理进行解释,结合前沿的研究认为可能是薄膜晶格氧质子化导致出现这一实验现象。通过使用不同p H值的水溶液对薄膜进行浸泡处理,发现不同p H水溶液对薄膜电催化活性的影响不同。表现为p H值较小的水溶液处理薄膜后电极催化活性发生明显降低,而p H较大的水溶液处理薄膜后电极催化活性变化较小。对X射线光电子能谱分析结果表明经过去离子水处理后薄膜表面晶格氧(M-O-M)含量降低,同时质子化氧(M-OH)增多,说明可能是经过不同p H水溶液处理后晶格氧质子化程度不同,从而表现为析氧活性不同。(3)因为有研究者使用水处理钙钛矿薄膜会导致薄膜电阻值明显变大,考虑到电阻改变可能对催化剂的催化活性产生影响,进而在不导电的单晶钛酸锶衬底上制备La0.7Sr0.3Co O3。使用不同p H水溶液处理的同时进行原位测试,得到p H较大的水溶液处理后薄膜电阻改变较小,p H较小的水溶液处理后薄膜电阻明显变大,这是因为薄膜质子化导致电阻阻值升高。但是用去离子水处理薄膜,薄膜电阻阻值会在几十分钟内增长三个数量级左右,而经过p H值为11的水溶液处理后薄膜电阻变化较为缓慢,即使经过几小时后阻值也仅升高几倍。对比在使用去离子水及p H值为11的水溶液处理的薄膜电极,发现电极的催化活性相差不大,从而排除薄膜阻值变化对催化活性的影响。
刘金成[3](2020)在《锶和钇基钙钛矿结构钴酸盐用作中温固体氧化物燃料电池阴极材料的性能研究》文中指出固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将化学能直接转换为电能的高效清洁能源发电技术。将SOFC的工作温度由高温(1000°C)降至中温(600–800°C,IT),发展低成本、长寿命的中温SOFC(IT-SOFC)是SOFC的发展方向。然而,工作温度的降低也导致电极极化电阻急剧增加,其中阴极极化损耗是制约IT-SOFC工作效率的主要因素。因此,研发高性能的新型阴极材料具有重要意义。本论文选择具有优异的混合离子-电子传导特性以及对氧还原反应(ORR)具有高催化活性的钙钛矿结构SrCoO3–δ(SCO)和层状钙钛矿结构YBaCo2O5+δ(YBCO)氧化物为研究对象。针对这两种材料中相结构不稳定和热膨胀系数(TEC)偏高等问题,通过A、B位阳离子掺杂和复合材料制备等三种策略,对其进行结构和性能的优化研究。本论文的主要研究内容与实验结果如下:针对钙钛矿结构SCO氧化物因Co4+离子的高温热还原,晶格氧损失过大而引起的相结构不稳定的问题,我们采取A位掺杂高价态Y3+离子替代低价态Sr2+离子的策略,用溶胶-凝胶法制备出Sr1-xYxCoO3-δ(SYC,x=0.05,0.10,0.15和0.20,表示为SYC05,SYC10,SYC15和SYC20)系列阴极材料,并探讨了Y3+离子掺杂对SCO结构和性能的影响。物相结构分析表明,SYC05和SYC10样品结晶良好并显示为纯立方相,而SYC15和SYC20样品中则存在氧有序超结构的杂峰。原位HT-XRD测试结果表明,SYC05样品在高于700°C时部分分解成Sr6Co5O15和Co3O4,而SYC10样品在850°C以下保持了良好的结构稳定性。SYC10样品与LSGM和GDC电解质在950°C以下均具有良好的化学兼容性。与未掺杂的SCO相比,Y掺杂很大程度上改善了材料的电导率。在300-850°C温度范围内,SYC10样品的电导率值均超过350 S cm-1。SYC10样品同样表现出优异的电化学性能,在700,750和800°C时,基于LSGM的对称电池的ASR分别为0.080,0.042和0.022Ωcm2,单电池峰值功率密度分别达到了353.3、498.2和643.1 mW cm-2。以上研究表明,10 mol%Y的掺杂有效地改善了SCO氧化物高温相结构的稳定性,并获得了优异的电化学性能。然而,SYC10样品的TEC高达23.3×10-66 K-1,远远高于常用的SOFC电解质材料,阻碍了其作为阴极材料在SOFC中的实际应用。针对SYC10材料TEC过高的问题,我们采取引入TEC低且具有高离子传导特性的GDC电解质材料制成复合阴极的策略,制备出SYC10-xGDC(x=20、30、40、50 wt.%)复合阴极,以期找出SYC10阴极材料与GDC电解质的最优配比。研究表明,SYC10-xGDC复合阴极材料的TEC随着GDC含量的增加呈现出下降的趋势,其中GDC含量为50 wt.%的SYC10-50GDC的平均TEC最小为18.5×10-66 K-1,与SYC10单相阴极材料相比,下降了20.6%。GDC的引入同样有助于提高阴极材料的催化性能。最佳组份的复合阴极SYC10-40GDC,700°C时,其ASR仅为0.044Ωcm2,比同温度下SYC10阴极材料的ASR降低了45%。针对YBCO氧化物在高温下相结构不稳定,TEC过高的问题。从提高Co-O键的键能并降低Co3+离子自旋态转变量的角度出发,我们采取在Co位掺杂Fe或/和Cu的单、双掺杂策略,用溶胶-凝胶法制备出YBaCoCuO5+δ(YBCC)、YBaCoFeO5+δ(YBCF)和YBaCo2/3Fe2/3Cu2/3O5+δ(YBCFC)系列阴极材料。其中,所制备的YBCC和YBCFC样品结晶良好,形成了四方单相双钙钛矿结构,而YBCF样品中则出现了六角相的β-Fe2O3杂质。在800°C以下,YBCC、YBCFC和YBCF样品均保持了结构稳定性,在950°C以下,YBCC和YBCFC均与LSGM电解质具有良好的化学兼容性。Cu或Fe掺杂的YBCC,YBCF和YBCFC样品在30-850?C温度范围内均没有发生结构相变,平均TEC均低于未掺杂的YBCO。其原因在于Cu和Fe的掺杂降低了材料在高温下的氧损失,从而降低了氧空位在高温下对材料化学膨胀的影响。通过第一性原理计算得知,掺杂样品中,[LnOδ]层最容易形成氧空位,并且都具有比未掺杂YBCO高的氧空位形成能,因此降低了材料在高温下的氧损失。以上研究表明,通过Cu或/和Fe的掺杂,降低了材料的TEC,并提高了结构稳定性。在掺杂样品中,Cu掺杂的YBCC催化性能最好。但由于Co含量的减少,导致其电化学性能相比于YBCO有所下降。例如,700?C时,YBCC与LSGM电解质的ASR为0.138Ωcm2,比相同条件下YBCO的ASR(0.125Ωcm2)高。针对Co位掺杂YBCO所引起的电化学性能下降问题,我们采用另一种掺杂策略。从提高材料晶格氧含量的角度出发,通过在Ba位掺杂离子半径较小的Ca2+离子部分替代Ba2+离子,降低因Y3+离子与Ba2+离子半径之间的差异对氧空位浓度及结构稳定性的不利影响,从而改善材料的热膨胀匹配性和结构稳定性,并确保材料的高电化学性能(与Co含量及氧空位浓度有关)。为此,我们用固相反应法制备出YBa1-xCaxCoO5+δ(YBCa,x=0.05、0.10和0.15,标记为YBCa05、YBCa10和YBCa15)系列阴极材料。所制备的YBCa样品均为钙钛矿相,且结晶良好,具有空间群为P4/nmm的3√2ap×3√2ap×2ap超晶胞结构。在800°C以下,YBCa材料保持了结构稳定性,并且在950°C以下与LSGM电解质具有良好的化学兼容性。与YBCO相比,Ca掺杂YBCa样品的晶格氧含量增加,热膨胀匹配性、电导率以及电化学性能均得到改善,其中YBCa15阴极材料具有最低的TEC和最好的电化学性能,是很有希望的IT-SOFC阴极材料。
李永甲[4](2019)在《氧化硼复合镍铬氧化物涂层的制备与红外性能研究》文中研究表明高红外发射率涂层因其在节能环保领域具有较高的应用价值而受到国内外诸多研究者的关注。目前国内外对于高红外发射率材料的研究主要集中在尖晶石型、堇青石型、钙钛矿型以及多金属复合体系等领域。材料的复合是一种有效的提升材料性能的方法,除了引起掺杂效应外,还有可能生成与原体系完全不同类型的新型材料。本文在镍铬氧化物体系(Cr2O3和NiO)中添加氧化硼进行复合,通过旋转喷雾造粒制备团聚的复合粉末后于1400℃的高温马弗炉中焙烧得到晶型为硼镁铁矿(ludwigite)的Ni2Cr(BO3)O2材料。利用大气等离子喷涂(APS)设备将制备的Ni-2Cr(BO3)O2陶瓷粉末喷涂至316L不锈钢基片上得到高红外发射率涂层,并对涂层进行性能测试与分析。结果表明,氧化硼复合镍铬氧化物涂层(Ni2Cr(BO3)O2涂层)在2.5-25μm波段的红外发射率相比原镍铬体系涂层(NiCr2O4涂层,0.871)提高到了0.893。在Ni2Cr(BO3)O2涂层表面涂敷一层钴酸锶镧封孔层后红外发射率进一步提高至0.903,钴酸锶镧封孔层除了具有封孔防腐的作用外,还可以作为减反射层进一步提高涂层的吸收率。Ni2Cr(BO3)O2材料相比于NiCr2O4材料具有更高的红外发射性能主要是因为Ni2Cr(BO3)O2的内部晶体结构更复杂、更加不对称。在Ni2Cr(BO3)O2晶体中存在四种不同化学环境的金属占位M1、M2、M3和M4且Ni2+和Cr3+在各位置所占比例也不同,二价的Ni2+在各金属离子占位中的比例分别为M1占位有12%、M2占位有89%、M3占位有94%、M4占位有100%。由于Ni2+、Cr3+的半径不同,使得Ni2Cr(BO3)O2晶胞中会出现较大程度的晶格畸变,降低晶胞的对称性、增强晶格振动活性,从而增强Ni2Cr(BO3)O2材料对红外辐射的声子吸收。在硼镁铁矿类的晶体结构中常发生金属离子的价态变化,即2Me3+?Me2++Me4+,易发生电子跃迁;另外,Ni2Cr(BO3)O2晶胞的平面基团BO3中的硼原子外有四个电子,其中三个电子与氧原子的电子形成共价键,另一个则游离在外,约束较小,也容易发生电子的转移跃迁,使得Ni2Cr(BO3)O2材料对红外辐射具有较强的电子吸收。这两个原因使得Ni2Cr(BO3)O2成为一种非常优秀的高红外发射率材料。TG-DSC测试表明Ni2Cr(BO3)O2材料的生成温度在1400℃左右。Ni-2Cr(BO3)O2陶瓷涂层表面SEM图片显示涂层表面有许多1-10μm的孔洞,具有等离子喷涂涂层的典型特征,这些孔洞的尺寸与红外辐射的波长相匹配可以被视为理想的黑体辐射源,对提升涂层红外发射率具有积极作用。Ni2Cr(BO3)O2陶瓷涂层截面SEM图片中涂层没有出现剥离,涂层与基体之间结合良好。陶瓷涂层的盐溶液耐腐蚀实验说明涂层具有良好的耐腐蚀性能,其在盐溶液中浸泡90天红外发射性能没有降低;盐溶液处理后置于800℃高温炉中热处理30天,性能降低幅度在5%以内,仍符合使用要求。
周嵬,王习习,朱印龙,戴洁,朱艳萍,邵宗平[5](2018)在《面向金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池应用的钴基电催化剂综述》文中研究说明在21世纪的今天,由石油、煤炭等化石资源的过度开发与使用所引发的能源和环境问题日趋严重,开发经济、高效的能源转换与存储装置已成为新时代的研究主题。金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池,作为高效的能源转换与存储装置,可以实现化学能向电能的高效转换,具有效率高、环境友好、成本低的显着优点,在过去十几年内受到了研究者的广泛关注,取得了惊人的成果。但与此同时,人们在研究中发现阴极(正极)缓慢的氧还原和氧析出反应速率极大地降低了电池转换效率,增加了应用成本,在很大程度上制约了金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池的商业化发展和应用。钴基催化剂作为一种高效阴极材料,相比贵金属成本较低,且具有混合离子-电子导电性,可以有效降低极化电阻,对阴极氧还原和氧析出反应显示出高催化活性,近年来吸引了国内外学者极大的研究兴趣。对于金属-空气电池,虽然钴基催化剂如钴氧化物、尖晶石型氧化物、钙钛矿型氧化物等材料能够显着地提高金属-空气电池的电容量和循环性能,并且降低充电电压,有效降低极化,但是其催化活性和稳定性有待提高,催化机理和活性位点也需要进一步明确和探究;对于中低温固体氧化物燃料电池,钴基催化剂包括La1-xSrxCoO3-δ、La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ、Ba1-xSrxCoyFe1-yO3-δ和钴基双钙钛矿等材料可以大大降低阴极极化电阻和面积比电阻,提高功率密度,但是相对其他催化剂,热膨胀系数普遍较高,稳定性也较差。为了进一步提高钴基催化剂应用在金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池中的催化活性,研究者采用了掺杂其他金属元素、与其他物质组成复合阴极材料以及贵金属修饰等方法,在很大程度上提高了这两种电池的性能。本文简要介绍了金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池的结构、工作原理,并在此基础上着重评述了近年来面向这两种能源转换与存储器件的,包括钴氧化物、钙钛矿型氧化物、尖晶石型氧化物和双钙钛矿氧化物等在内的各种钴基电催化剂的制取、改性和性能研究探索与成果。
韩宁[6](2016)在《(La0.5Sr0.5)2CoO4+δ对La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ中空纤维膜透氧性能的调制作用研究》文中进行了进一步梳理本文通过溶胶凝胶法制备La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ粉体,并通过相转化烧结技术制备La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ中空纤维膜。选取K2NiF4型氧化物(La0.5Sr0.5)2CoO4+δ (LSC214)作为表面修饰材料,作用于La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ中空纤维膜材料外表面以提高膜材料表面氧还原反应动力学,达到降低材料表观活化能的目的,从而提升材料透氧性能。除此之外,还研究了La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ中空纤维膜微观结构对体相扩散作用的影响,通过改变微结构来降低材料表观活化能,以达到提高材料透氧性能的目的。(1)选取普遍认可的材料La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803-δ (LSCF),采用酸性腐蚀法以增加膜材料外表面粗糙度,随后用LSC214进行膜材料外表面的表面修饰。实验结果表明,LSC214的表面修饰对于LSCF透氧性能有显着提高,并且比酸性修饰作用效果明显。在700℃-1000℃测试温度下,用LSC214进行表面修饰前后透氧量从0.036-1.021ml·min-1·cm-2提高到0.201-1.311 ml·min-1·cm-2 (He速率为150ml·min-1),提高系数可达到4.93。LSC214材料的修饰作用使得LSCF中空纤维膜表观活化能降低43~57%,提高了膜材料的透氧性能。与此同时,外表面以LSC214修饰之后的LSCF中空纤维膜表现出良好的稳定性,在900℃,氦气吹扫速率100ml·min-1,空气速率200ml·min-1条件下,透氧量稳定在0.8 ml·min-1·cm-2。(2)选取La0.7Sr0.3Fe03-δ(LSF),通过控制纺丝铸膜液芯液不同(去离子水/EtOH-NMP)制备了两种不同结构的LSF中空纤维膜(LSF-a、LSF-b),随后用LSC214对两种结构的LSF中空纤维膜的外表面进行修饰。氦气吹扫速率为150 ml·min-1时,测试温度在700℃-1000℃下,未修饰的LSF-a与LSF-b透氧量分别为0.008-0.348ml·min-1·cm-2和0.246-5.233 ml·min-1·cm-2。通过控制微结构,中空纤维膜LSF-b的透氧量达到LSF-a透氧量的16倍。用LSC214进行表面修饰之后,不同结构LSF中空纤维膜表观活化能都大大降低,LSF-a表观活化能从138.55 kJ·mol-1减少到82.67 kJ·mol-1, LSF-b表观活化能从95.88 kJ·mol-1减少到44.54 kJ·mol-1。表面修饰作用使得LSF中空纤维膜透氧性能又进一步提高。修饰之后的LSF-b中空纤维膜透氧量高达7.199ml·min-1·cm-2,约为相同测试条件下(1000℃,氦气吹扫速率300ml·min-1,空气速率200ml·min-1)未修饰LSF-a中空纤维膜透氧量的19倍。(3)选取La1-xSrxCoO3-δ(x=0.2,0.4)材料制备中空纤维膜,并通过LSC214对膜材料外表面进行修饰,研究LSC214对La1-xSrxCoO3-δ中空纤维膜透氧性能的影响。对于材料La1-xSr0.4CoO3-δ(LSC64),通过调整铸膜液粘度纺制不同微结构的中空纤维膜(LSC-a、LSC-b),研究体相扩散过程对其透氧性能的影响。氦气吹扫速率为100ml·min-1时,测试温度从750℃升高到950℃过程中,未修饰的LSC-a与LSC-b透氧量分别为0.006-0.419,0.279-1.525 ml·min-1·cm-2。LSC-b结构呈现良好的透氧稳定性,950℃测试温度下,修饰前、后LSC-b透氧量稳定在1.5 ml·min-1·cm-2和2.8 ml·min-1·cm-2。进行表面修饰处理之后,不同结构LSC64中空纤维膜表观活化能都降低,LSC-a表观活化能从224.10 kJ·mol-1减少到69.00 kJ·mol-1, LSC-b表观活化能从90.15 kJ·mol-1减少到30.93kJ·mol-1。表面修饰作用同样使得LSC82中空纤维膜表观活化能从126.45 kJ·mol-1减少到114.13kJ·mol-1。综上所述,LSC214表面修饰对La1-xSrxCoO3-δ体系的透氧性能具有明显的提高作用。(4)使用第一原理计算方法研究了La1-xSrxCoO3(x=0.0,0.125)材料的几何构型、电子结构、表面热力学稳定性,建立了非化学计量比的对称模型。由第一原理计算以及实验数据手册获得了相关物质的能量参数后,采用热力学相图法分析了La1-xSrxCoO3(x=0.0,0.125)材料低指数表面的稳定性,并研究了Sr掺杂对于材料表面热力学稳定性的影响。对于未掺杂的LaCoO3体系,在典型的透氧材料运行条件下(T= 1100 K,pO2= 0.2arm),在所有考察到的表面中,C002终止的(001)面、LaO终止的(001)面都可以稳定存在;当用Sr元素进行掺杂后,C002终止的(001)表面不再稳定,La0.75Sr0.25O终止的(001)表面最稳定。
包彦彦[7](2012)在《钴复合氧化物的制备及其电化学储氢性能研究》文中认为钴类复合氧化物是一类重要的过渡金属复合氧化物,其应用非常广泛,尤其是在电化学方面,既可以作为燃料电池催化剂,亦可以作为镍氢电池负极材料。本论文采用溶胶-凝胶法制备钙钛矿型氧化物La1-xSrxCoO3(x=01)和无模板直接生长法制备CO3O4和Co(OH)2纳米线电极。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对其进行表征,并通过恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法测试了其作为镍氢电池负极的电化学储氢性能。制备La1-xSrxCoO3(x=01)粉末电极并考察其电化学储氢性能。实验结果表明:当焙烧温度为650℃,焙烧时间为5h,掺锶量x=1时,得到的电极性能最优。钴酸锶电极在100mA·g-1的放电电流密度下,首次放电容量为102.7mAh·g-1,循环50圈后放电容量为91.4mAh·g-1,容量衰减率仅为11%。交流阻抗测试显示,钴酸锶电极的电化学反应电阻为0.15。与纯镍粉电极性能比较,发现镍粉只具备催化水分解的作用。通过对A位和B位元素进行分析显示,钴元素主要起电化学储氢作用。制备CO3O4和Co(OH)2电极并考察其在碱性电解质中的电化学储氢性能。对不同焙烧温度下的电极进行恒流充放电测试,未烧电极的放电电压平台最高,更有利于脱附氢过程的进行。循环性能测试,未烧电极循环性能最好,稳定后的放电容量最高,约为93.2mAh·g-1。不同电流密度下的循环性能测试,不同电流密度对电极的稳定性无明显影响,容量保持率较好,以30mA·g-1的电流密度充放电时,容量衰减率为2.18%。
李晨[8](2012)在《多元复合掺杂钙钛矿型IT-SOFC阴极材料的制备与性能表征》文中指出全球性的能源危机和环境污染日趋严重,威胁到可持续发展和人类生存,因此寻求高效清洁的能源利用方式成为全世界关注的焦点。固体氧化物燃料电池(SOFC)因具有发电效率高、环境友好等特点,被认为是最有发展前景的能量转换系统,因而成为国内外新能源领域的研究热点。SOFC技术实用化的关键是将电池运行温度降至中温(600-800℃)。阴极材料作为IT-SOFC重要组成部分,其性能能否满足IT-SOFC要求,将直接影响SOFC技术的推广与应用。本文依据IT-SOFC阴极材料性能要求和理论分析,设计出Sr、Ca与Fe多元掺杂Ln1-x-ySrxCayCo1-zFezO3-δ(简记为LnSCCF,Ln=La、Pr、Nd;x =0.1,0.2;y=0.1,0.2;z = 0.2,0.3,0.4,样品编号LnSCCF-81182/72173/62264)和Sr、Cu双掺杂Ln1-xSrxFe1-yCuyO3-δ(简记为LnSFCu,Ln=La、Pr、Nd;x=0.1,0.3;y=0.1,0.2;样品编号LnSFCu-7382/7391/9191)两类新型阴极材料。首先利用热重-差热分析(TG-DTA)、红外光谱(FT/IR)、X射线衍射(XRD)等技术对LnSCCF系和LnSFCu系材料的成相过程及不同温度下预烧行为进行系统分析,在此基础上,对其制备工艺进行改进与优化。采用传统固相烧结和微波固相烧结两种方法制备LnSCCF系和LnSFCu系阴极材料,借助X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)及扫描电镜(SEM)等对所合成样品的晶体结构、化学成分、元素价态、微观形貌及化学相容性进行表征;利用热膨胀仪测试合成样品在20-1000℃范围的热膨胀行为;采用直流四电极法测量合成样品在50-950℃的混合电导率;分析LnSCCF系和LnSCu系阴极材料热膨胀行为和电导率随温度的变化规律;研究掺杂元素与水平、制备工艺参数等对其结构与性能的影响。XRD测试结果表明,LnSCCF系(1200℃-6 h、10 h传统固相烧结和1200℃-3 h微波固相烧结)和LnSFCu系(1200℃、1280℃-4 h传统固相烧结和1200℃-2 h微波固相烧结)阴极材料均形成单一钙钛矿结构,并与YSZ电解质有很好的化学相容性,EDS结果证实,制备的样品中基本上不含杂质元素。SEM观察与分析表明,经1200℃-6 h和4 h传统固相烧结,LnSCCF系和LnSFCu系样品晶粒基本呈球形,直径约为1-2μm,还存在较多气孔;烧结时间延长(10h)和烧结温度升高(1280℃),晶粒呈多边形且发生长大,气孔含量减少。而经1200℃-3 h和2 h微波固相烧结,晶粒大小不均且气孔含量较少,局部出现过度烧结痕迹。适宜的气孔率和大小均匀且生长良好的晶粒对其电输运性能有一定促进作用。实验结果表明,LnSCCF系和LnSFCu系样品的热膨胀曲线均近似呈直线。LnSCCF系样品,经1200℃-6 h传统固相烧结,TEC在1.8×10-5-2×10-5K-1之间,延长烧结时间至10 h,TEC降低;采用1200℃-3 h微波固相烧结,TEC降至1.36×10-5-1.6×10-5K-1之间;虽与常用电解质TEC仍存在差距,但与仅掺Sr的情况比较,Sr、Ca与Fe多元掺杂样品的TEC有较明显降低,可归因于Ca-O键比Sr-O键强,Fe-O键也比Co-O键强,稳定了晶格,说明Ca与Fe掺杂有利于改善阴极材料与电解质的热匹配性。LnSFCu系样品,随Sr、Cu掺杂量增加,TEC有变大趋势。另外,制备工艺对TEC也有影响;经1200℃-4 h传统固相烧结,TEC在1.2×10-5-1.47×10-5K-1之间;1200℃-2 h微波固相烧结,TEC有所降低;传统固相烧结温度升至1280℃,TEC降至1.11×10-5-1.33×10-5K-1之间,接近常用电解质TEC值,说明这类阴极材料与电解质热匹配性较好。电性能测试结果表明,LnSCCF系和LnSFCu系样品的混合电导率随温度升高均呈现先升后降的变化趋势。在较低温度段,样品Ln(σT)与1000/T关系曲线均近似呈线性关系,说明导电方式符合小极化子导电机制,且具有较低的导电活化能,曲线上均存在一转折点,高于此点温度,电导率开始降低,说明导电机制发生变化,失去部分晶格氧生成氧空位,成为电荷补偿主要形式,降低小极化子载流子浓度和迁移率,导致电导率下降。在600-800℃区间,多元掺杂LnSCCF系阴极材料,经1200℃-6 h传统固相烧结,电导率达到530-770 S/cm;延长烧结时间至10 h,电导率提高到540-870 S/cm;1200℃-3 h微波固相烧结,电导率在190-440 S/cm,与传统固相烧结相比,电导率有明显降低,但也能满足IT-SOFC的要求;相同制备工艺下,掺杂水平对电导率也有影响,LnSCCF-72173的电导率最高,LnSCCF-62264的电导率最低,说明适量掺杂可提高电导率。Sr和Cu掺杂LnSFCu系阴极材料,随掺杂量增加,电导率升高。经1200℃-4 h传统固相烧结,电导率相对较低,远不及LnSCCF系样品。提高烧结温度至1280℃,电导率提高到100-220 S/cm;经1200℃-2 h微波固相烧结,LSFCu-7382电导率达到140S/cm,而NSFCu-9191电导率为99 S/cm。XPS测试表明,传统固相和微波固相烧结LnSCCF系和LnSFCu系样品,表面稀土元素La、Pr与Nd均为+3价,都有三种化学状态。Co和Fe元素均存在+3价和+4价两种价态;Cu元素以+2价存在;O元素中存在吸附氧,说明样品中含有氧空位;但微波烧结样品表面Co4+和Fe4+离子含量较少,氧空位浓度较低,与其电导率低相对应。研究结果表明,所研制的LnSCCF系和LnSCu系材料是很有发展前景的IT-SOFC阴极材料。
梁凤丽[9](2009)在《固体氧化物燃料电池Pd-YSZ阴极及其性能优化》文中研究指明固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种高效、清洁、安静、可靠的全固态电化学能量转化装置。传统SOFC工作温度通常在1000℃左右,具有相当高的能量转化效率和功率密度;但是,高温对材料的限制阻碍了SOFC技术的发展和推广。因此,工作温度降低于800℃并具有高温SOFC功率密度的中低温SOFC是目前发展的方向。温度降低后阴极所产生的活化损耗过高问题一直是制约中温SOFC(Intermediate Temperature SOFC,IT-SOFC)发展的主要技术难点之一。本文研究以IT-SOFC为背景,研究了Pd修饰的金属-陶瓷复合阴极,力求开发满足IT-SOFC发展需要的阴极材料。首先确定了最佳电极制备方法-溶液浸渍法,并以此制备了具有阴极与电解质一体化离子传导路径的纳米结构Pd浸渍YSZ阴极。在此基础上,研究了阴极的微观形貌、电化学活性和纳米颗粒/基体界面特征之间的关系。其次,采用Pd浸渍和结构优化的方法对传统LSM阴极进行了改性,系统研究了改性后的阴极相结构、微观形貌、阴极阻抗和单电池性能。为更好地理解Pd的氧还原催化作用,较为深入地研究了不同粒径Pd颗粒的氧化-还原性能,以及附着在YSZ基体上的纳米Pd颗粒氧化-还原的特殊性,并对Pd的氧还原催化机制进行了探索。最后,研究了纳米Pd的热稳定性,探索了合金化对纳米Pd阴极微观形貌稳定性的影响。上述研究结果表明:(1)浸渍法是制备具有阴极—电解质一体化离子传导路径的纳米复合阴极的有效方法。在相对低的温度范围内(<750℃),可以获得均匀附着于多孔电解质上的纳米催化活性材料。在极大地增加三相反应界面的同时,避免了传统陶瓷阴极制备中的高温烧结(>1200℃),回避了高温下催化活性材料与电解质材料不相匹配(热膨胀系数和化学相容性)的问题,从而使得阴极材料的选择范围更广。(2)浸渍法制备的Pd-YSZ纳米复合阴极具有很高的氧还原催化活性。在担载量约为4 wt.%时,750℃的阴极极化阻抗最低可达0.11Ωcm2,此时的氧还原反应活化能仅为105 kJ mol-1,能够满足IT-SOFC阴极材料的需要。Pd良好的氧还原催化活性与Pd的氧化-还原特性相关,Pd和PdO的共存和相互转变,有利于氧分子在其上的吸附-解离,是催化氧还原反应的重要条件。电流极化处理可增强Pd与YSZ之间的接触,并改变其界面特征,进一步改善阴极的活性。(3)在750℃,传统的LSM-YSZ复合陶瓷阴极对氧还原的催化活性较差,以其制备的单电池的最高功率密度仅为0.20 W cm-2。通过浸渍法改变LSM为纳米颗粒分布与YSZ多孔基体之中,单电池性能得到很大地提升,750℃的峰值功率密度为0.83 W cm-2。Pd的浸渍,对传统LSM-YSZ阴极的性能带来极大的改善,使其单电池的功率密度可高达1.42 W cm-2。由此可见,通过浸渍技术纳米化LSM以及引入Pd纳米颗粒可以极大地改善LSM-YSZ复合陶瓷阴极的电化学活性,使得LSM阴极材料可以成功地用于IT-SOFC。(4)Pd粉末颗粒的抗烧结性能较差,在温度和工作电流作用下,Pd纳米颗粒易于长大团聚,使其催化性能随时间退化。合金化是增强Pd抗烧结性能的有效方法,Mn或Co均能与Pd形成固溶体,抑制阴极工作条件的扩散传质过程,从而提高Pd纳米颗粒和复合阴极的微观结构稳定性以及阴极性能的稳定性。
姜涛[10](2008)在《阴极材料Ln0.5Sr0.5CoO3-δ(Ln=La,Pr,)、(La1-xPrx)2/3Sr1/3CoO3的结构与电输运性能研究》文中认为燃料电池是一种在等温条件下直接将燃料的化学能转变成电能的装置。从原理上说,燃料电池不受卡诺循环的限制,用于转化电能的化学能来自燃料和氧化剂气体的反应能,具有能量转化率高和环境友好等传统热机无法比拟的优点。固体氧化物燃料电池是一种全固态燃料电池,具有无泄漏、寿命长等优点,是最理想的燃料电池类型之一。但迄今SOFC自身仍然有许多基础研究问题尚未得到妥善解决。人们越来越意识到降低操作温度(600-800℃)的重要性。但随着工作温度的降低,电解质欧姆电阻和电极极化电阻增大,而阴极的极化电阻增大尤为明显。因而,阴极性能成为人们所关心的问题之一。本文就是以发展中温固体氧化物燃料电池为应用背景,围绕中温阴极材料做了如下一些工作。首先研究了Ln0.5Sr0.5CoO3样品的制备、电学性质。对样品分别进行了XRD、电导率以及霍尔系数测试。研究发现,在YSZ和LaAlO3衬底上制备的Ln0.5Sr0.5CoO3样品经600℃热处理后为多晶薄膜,La0.5Sr0.5CoO3薄膜的电导率大于Pr0.5Sr0.5CoO3薄膜的电导率,Ln0.5Sr0.5CoO3薄膜的电输运机理符合Emin和Holstein提出的小极化子绝热区域电导理论,Ln0.5Sr0.5CoO3薄膜的载流子浓度和迁移率都是随温度的升高而增大的。对另一种中温阴极材料(La1-xPrx)2/3Sr1/3CoO3的成相过程与电学性能研究进行了研究,分别进行了XRD、TG-DSC、电导率以及XPS测试。结果发现,采用固相反应法合成的(La0.6Pr0.4)2/3Sr1/3CoO3在1250℃下烧结2h后,已成单一钙钛矿结构相。(La1-xPrx)2/3Sr1/3CoO3(x=0.2,0.4,0.6,0.8)体系双稀土氧化物粉体中的电导率在973K附近时出现最大值,其中(La0.8Pr0.2)2/3Sr1/3CoO3的电导率在中温范围内最大。X射线电子能谱证实了镨的价态为正三,在(La1-xPrx)2/3Sr1/3CoO3表面上存在两类氧种,一类为吸附氧,一类氧为晶格氧。随着镨含量的增加,样品的晶胞体积缩小,键合力逐渐增强,氧含量开始降低,Co3+与Co4+电子的结合能下降。
二、微波固相反应合成La_(1-x)Sr_xCoO_3阴极材料的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微波固相反应合成La_(1-x)Sr_xCoO_3阴极材料的研究(论文提纲范文)
(1)稀土硼化物的理论计算、单晶制备及性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 热电子发射理论 |
1.1.1 热电子发射原理 |
1.1.2 功函数 |
1.1.3 热电子发射阴极材料 |
1.2 稀土硼化物研究概况 |
1.2.1 稀土硼化物的晶体结构 |
1.2.2 稀土硼化物的制备方法 |
1.2.3 稀土硼化物的热发射性能 |
1.2.4 稀土硼化物的理论计算研究 |
1.2.5 稀土硼化物的其他物理性能 |
1.3 研究意义与研究内容 |
第二章 计算方法与实验过程 |
2.1 第一性原理简介 |
2.1.1 绝热近似与Hartree-Fock近似 |
2.1.2 密度泛函理论 |
2.1.3 交换关联泛函 |
2.1.4 计算软件 |
2.2 实验原理及测试方法 |
2.2.1 单晶制备 |
2.2.2 表征与测试 |
第三章 二元轻稀土六硼化物的功函数与电子结构计算 |
3.1 引言 |
3.2 计算方法 |
3.3 轻稀土六硼化物电子结构 |
3.4 CeB_6典型晶面的电子功函数 |
3.5 二元稀土六硼化物(100)晶面的电子功函数 |
3.6 本章小结 |
第四章 三元掺杂六硼化物的功函数与电子结构计算 |
4.1 引言 |
4.2 计算方法 |
4.3 稀土原子掺杂六硼化物的电子功函数 |
4.4 碱土原子掺杂六硼化物的电子功函数 |
4.5 本章小结 |
第五章 二元稀土硼化物单晶制备与物理性能 |
5.1 引言 |
5.2 GdB_4单晶制备及磁电输运性质 |
5.2.1 GdB_4 单晶制备与表征 |
5.2.2 GdB_4 单晶极大磁阻效应 |
5.3 LaB_6单晶制备及热发射性能 |
5.4 亚稳态GdB_6单晶制备及性能表征 |
5.4.1 GdB_6 单晶制备 |
5.4.2 GdB_6 单晶热发射性能 |
5.4.3 GdB_6 磁学性能 |
5.5 本章小结 |
第六章 多元掺杂六硼化物单晶制备与热电子发射性能 |
6.1 引言 |
6.2 三元掺杂稀土六硼化物的热发射性能 |
6.2.1 (Ce_(0.25)La_(0.75))B_6 单晶质量表征 |
6.2.2 (Ce_(0.25)La_(0.75))B_6 热发射性能 |
6.3 五元稀土六硼化物典型晶面的热发射性能 |
6.3.1 单晶(Ce_(0.4)La_(0.2)Pr_(0.2)Nd_(0.2))B_6不同晶面的热发射性能 |
6.3.2 单晶(Ce_(0.25)La_(0.25)Pr_(0.25)Nd_(0.25))B_6不同晶面的热发射性能 |
6.4 六元稀土六硼化物体单晶制备与热发射性能 |
6.4.1 六元稀土六硼化物体单晶质量表征 |
6.4.2 六元稀土六硼化物体单晶热发射性能 |
6.5 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况 |
(2)La1-xSrxCoO3薄膜质子化与电催化性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 电解水 |
1.2.1 析氧反应 |
1.2.2 析氢反应 |
1.3 钙钛矿金属氧化物研究近况 |
1.4 本论文的选题思路和主要研究内容 |
参考文献 |
第2章 制备工艺及分析方法 |
2.1 靶材的制备 |
2.2 薄膜的制备方法 |
2.3 薄膜的表征分析 |
2.3.1 原子力显微镜 |
2.3.2 X射线衍射 |
2.3.3 I-V测试 |
2.3.4 电化学测试 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第3章 脉冲激光沉积La_(1-x)Sr_xCoO_3薄膜与电催化研究 |
3.1 脉冲激光沉积系统及制备La_(1-x)Sr_xCoO_3薄膜 |
3.2 La_(1-x)Sr_xCoO_3薄膜的生长工艺 |
3.3 不同掺杂比例的La_(1-x)Sr_xCoO_3对电催化性质的影响 |
3.4 工作电极的制作 |
3.5 电化学性能测试测试及相关分析 |
3.6 La_(1-x)Sr_xCoO_3析氧效应的机制 |
3.7 La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3薄膜电化学性能的研究 |
3.8 本章小结 |
参考文献 |
第4章 La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3薄膜质子化与电学性质的研究 |
4.1 衬底温度对La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3薄膜生长的影响 |
4.2 不同氧压对La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3薄膜生长的影响 |
4.3 不同p H水溶液处理对La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3薄膜电学性质的影响 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第5章 总结与展望 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
(3)锶和钇基钙钛矿结构钴酸盐用作中温固体氧化物燃料电池阴极材料的性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 燃料电池简介 |
1.2 SOFC概述 |
1.2.1 SOFC工作原理 |
1.2.2 SOFC之效能 |
1.2.3 SOFC堆结构 |
1.3 SOFC关键材料 |
1.3.1 SOFC电解质 |
1.3.2 SOFC阴极材料 |
1.3.3 SOFC阳极材料 |
1.3.4 SOFC连接材料 |
1.4 中温SOFC阴极材料研究进展 |
1.4.1 钙钛矿型MIEC阴极材料 |
1.4.2 层状钙钛矿MIEC阴极材料 |
1.4.3 类钙钛矿A_2BO_4型MIEC阴极材料 |
1.4.4 复合MIEC阴极材料 |
1.5 本文研究意义及内容 |
1.5.1 研究意义 |
1.5.2 研究内容 |
第二章 样品制备、表征及计算方法 |
2.1 实验原材料 |
2.2 样品与电池制备 |
2.2.1 电解质材料制备 |
2.2.2 阳极材料制备 |
2.2.3 阴极材料的制备 |
2.2.4 电池制备 |
2.3 表征方法 |
2.3.1 物相结构 |
2.3.2 X射线光电子能谱 |
2.3.3 热膨胀和热重 |
2.3.4 电导率分析 |
2.3.5 电化学阻抗谱及单电池性能与稳定性 |
2.3.6 扫描电子显微镜与能谱仪 |
2.4 计算方法 |
第三章 Y掺杂的SrCoO_(3–δ)基阴极材料的性能及优化 |
3.1 引言 |
3.2 SYC系列阴极材料的性能及其优化 |
3.2.1 物相结构、稳定性及兼容性 |
3.2.2 电导率分析 |
3.2.3 热重及氧含量分析 |
3.2.4 热膨胀分析 |
3.2.5 电化学阻抗分析 |
3.2.6 单电池性能及稳定性 |
3.3 SYC10-xGDC(x=20、30、40、50 wt.%)系列复合阴极 |
3.3.1 化学兼容性 |
3.3.2 热膨胀分析 |
3.3.3 电化学阻抗及表面微观形貌 |
3.3.4 单电池性能 |
3.4 本章小结 |
第四章 Cu和 Fe掺杂的YBaCo2O_(5+δ)基阴极材料的性能 |
4.1 引言 |
4.2 YBCC、YBCF和 YBCFC阴极材料的性能 |
4.2.1 物相结构,稳定性及兼容性分析 |
4.2.2 表面氧及可变价元素含量分析 |
4.2.3 电导率分析 |
4.2.4 氧含量分析 |
4.2.5 热膨胀分析 |
4.2.6 电化学阻抗分析 |
4.2.7 单电池性能及稳定性 |
4.3 本章小结 |
第五章 YBa_(1–x)Ca_xCo_2O_(5+δ) (x=0.05–0.15)阴极材料的性能 |
5.1 引言 |
5.2 YBa_(1–x)Ca_xCo_2O_(5+δ) (x=0.05–0.15)阴极材料的性能 |
5.2.1 物相结构,稳定性及相容性分析 |
5.2.2 热重及氧含量分析 |
5.2.3 热膨胀分析 |
5.2.4 电导率分析 |
5.2.5 电化学阻抗分析 |
5.2.6 单电池性能 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.1.1 Y掺杂的SrCoO_(3-δ)基阴极材料 |
6.1.2 Cu和 Fe掺杂的YBaCo_2O_(5+δ)基阴极材料 |
6.1.3 YBa_(1–x)Ca_xCo_2O_(5+δ) (x=0.05–0.15)阴极材料 |
6.2 创新性 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(4)氧化硼复合镍铬氧化物涂层的制备与红外性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 红外辐射基础理论 |
1.2.1 红外辐射的吸收、反射和透射 |
1.2.2 黑体的红外辐射特性 |
1.2.3 实际物体的红外辐射特性与发射率 |
1.3 高红外发射材料的国内外研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 材料红外发射率的影响因素 |
1.5 材料与制备工艺的选择 |
1.5.1 材料选择 |
1.5.2 制备工艺选择 |
1.6 研究内容与技术路线 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 技术路线 |
第2章 氧化硼复合镍铬氧化物粉末的制备与研究 |
2.1 氧化硼复合镍铬氧化物粉末的制备 |
2.1.1 喷雾造粒简介 |
2.1.2 实验原料与仪器设备 |
2.1.3 陶瓷粉末制备流程 |
2.2 氧化硼复合镍铬氧化物粉末的测试与表征方法 |
2.3 氧化硼复合镍铬氧化物粉末的测试与表征结果 |
2.3.1 陶瓷粉末的流动性与松装密度测定 |
2.3.2 复合团聚粉末的TG-DSC分析 |
2.3.3 陶瓷粉末的XRD分析 |
2.3.4 陶瓷粉末的SEM分析 |
2.3.5 陶瓷粉末的EDS分析 |
2.3.6 陶瓷粉末的红外发射率分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 氧化硼复合镍铬氧化物涂层的制备与研究 |
3.1 氧化硼复合镍铬氧化物涂层的制备 |
3.1.1 等离子喷涂简介 |
3.1.2 等离子喷涂仪器设备 |
3.1.3 陶瓷涂层制备流程 |
3.2 氧化硼复合镍铬氧化物涂层的测试与表征方法 |
3.3 氧化硼复合镍铬氧化物涂层的测试与表征结果 |
3.3.1 陶瓷涂层的粗糙度测定 |
3.3.2 陶瓷涂层的结合强度测定 |
3.3.3 陶瓷涂层的SEM分析 |
3.3.4 陶瓷涂层的红外发射率分析 |
3.3.5 陶瓷涂层的抗热震性能分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 钴酸锶镧材料及封孔层的制备与研究 |
4.1 钴酸锶镧封孔层的制备 |
4.1.1 溶胶凝胶法简介 |
4.1.2 钴酸锶镧封孔层的制备流程 |
4.2 钴酸锶镧封孔层的测试与表征方法 |
4.3 钴酸锶镧封孔层的测试与表征结果 |
4.3.1 钴酸锶镧材料的TG-DSC分析 |
4.3.2 钴酸锶镧材料的XRD分析 |
4.3.3 钴酸锶镧封孔层的SEM分析 |
4.3.4 钴酸锶镧封孔层的红外发射率分析 |
4.4 钴酸锶镧封孔层的盐处理实验 |
4.4.1 腐蚀溶液中元素含量测定 |
4.4.2 盐处理后钴酸锶镧封孔层的SEM分析 |
4.4.3 盐处理后钴酸锶镧封孔层的红外发射率分析 |
4.4.4 盐处理后钴酸锶镧封孔层的热处理实验 |
4.5 本章总结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 攻读硕士期间发表的论文及专利 |
(5)面向金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池应用的钴基电催化剂综述(论文提纲范文)
0 引言 |
1 反应机理 |
1.1 氧还原 |
1.2 氧析出 |
2 金属-空气电池 |
2.1 钴氧化物 |
2.2 钙钛矿型氧化物 |
2.3 尖晶石型氧化物 |
2.4 其他 |
3 中低温固体氧化物燃料电池 |
3.1 La1-xSrxCoO3-δ基钙钛矿 |
3.2 La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ基钙钛矿 |
3.3 Ba1-xSrxCo1-yFeyO3-δ基钙钛矿 |
3.4 钴基双钙钛矿 |
4 结语 |
(6)(La0.5Sr0.5)2CoO4+δ对La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ中空纤维膜透氧性能的调制作用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 研究背景 |
1.2 无机膜透氧机理 |
1.2.1 体相扩散过程 |
1.2.2 表面交换过程 |
1.3 无机透氧膜材料的制备方法 |
1.3.1 固相反应 |
1.3.2 溶胶凝胶法 |
1.3.3 共沉淀法 |
1.3.4 其他方法 |
1.4 钙钛矿透氧材料研究进展及存在问题 |
1.4.1 钴酸锶体系 |
1.4.2 Ba元素掺杂的钴酸锶体系 |
1.4.3 La元素掺杂的钴酸锶体系 |
1.4.4 La_(1-x)Sr_xCo(1-y)Fe_yO_(3-δ)系列材料 |
1.5 修饰材料的选择及研究现状 |
1.6 本论文研究思路及开展的研究内容 |
第二章 理论背景与计算方法 |
2.1 第一性原理计算 |
2.1.1 局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA) |
2.1.2 投影缀加平面波赝势法(PAW) |
2.2 常用的第一性原理计算程序包 |
2.3 VASP程序包 |
第三章 外表面以LSC_(214)修饰的LSCF中空纤维膜透氧性能研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 粉体制备 |
3.2.2 LSCF中空纤维膜制备 |
3.2.3 中空纤维膜表面修饰 |
3.2.4 中空纤维膜透氧测试 |
3.2.5 材料表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 材料的XRD表征 |
3.3.2 LSCF中空纤维膜形貌分析 |
3.3.3 LSCF中空纤维膜的透氧性能 |
3.3.4 LSCF膜透氧过程的表观活化能 |
3.3.5 LSCF膜的透氧稳定性 |
3.4 本章小结 |
第四章 微结构调制和LSC_(214)修饰对LSF中空纤维膜透氧性能影响 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 材料的XRD表征 |
4.3.2 LSF中空纤维膜形貌分析 |
4.3.3 LSF中空纤维膜透氧性能 |
4.3.4 LSF膜透氧过程的表观活化能 |
4.3.5 LSF膜的透氧稳定性 |
4.4 本章小结 |
第五章 LSC_(214)对LSC中空纤维膜透氧性能的调制作用研究 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.3 微结构调制和LSC_(214)修饰对LSC_(64)中空纤维膜透氧性能影响 |
5.3.1 材料的XRD表征 |
5.3.2 LSC_(64)中空纤维膜形貌分析 |
5.3.3 LSC_(64)中空纤维膜透氧性能 |
5.3.4 LSC_(64)膜透氧过程的表观活化能 |
5.3.5 LSC_(64)膜的透氧稳定性 |
5.3.6 本小节结论 |
5.4 外表面以LSC_(214)修饰的LSC_(82)中空纤维膜透氧性能研究 |
5.4.1 材料的XRD表征 |
5.4.2 LSC_(82)中空纤维膜形貌分析 |
5.4.3 LSC_(82)中空纤维膜的透氧性能 |
5.4.4 LSC_(82)膜透氧过程的表观活化能 |
5.4.5 本小节结论 |
第六章 La_(1?x)Sr_xCoO_3材料(x=0.0, 0.125)表面热力学稳定性的第一原理计算 |
6.1 表面稳定性的热力学原理 |
6.2 第一原理计算细节 |
6.3 计算结果与讨论 |
6.3.1 Ueff参数的优化 |
6.3.2 几何构型 |
6.3.3 未掺杂Sr元素的LaCoO_3体系的表面稳定性 |
6.3.4 Sr元素掺杂的LaCoO_3体系的(001)表面稳定性 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间主要工作 |
致谢 |
(7)钴复合氧化物的制备及其电化学储氢性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 镍氢电池概述 |
1.1.1 MH/Ni 电池的特点及工作原理 |
1.1.2 镍氢电池的研究现状 |
1.1.3 MH/Ni 电池负极材料 |
1.2 固态储氢材料的研究现状 |
1.2.1 合金储氢 |
1.2.2 碳材料储氢 |
1.2.3 硫化物和氧化物储氢 |
1.2.4 其它物质储氢 |
1.3 钙钛矿型 La_(1-x)Sr_xCoO_3(x = 0 ~ 1)纳米材料 |
1.3.1 La_(1-x)Sr_xCoO_3(x = 0 ~ 1)的性质 |
1.3.2 La_(1-x)Sr_xCoO_3(x = 0 ~ 1)的制备 |
1.3.3 钙钛矿型氧化物的电化学应用 |
1.4 钴的氧化物及氢氧化物材料 |
1.4.1 四氧化三钴的性质 |
1.4.2 四氧化三钴的制备方法 |
1.4.3 四氧化三钴的电化学应用 |
1.4.4 氢氧化钴的性质 |
1.4.5 氢氧化钴的制备方法 |
1.4.6 氢氧化钴的电化学应用 |
1.5 本论文选题意义与研究内容 |
第2章 实验部分 |
2.1 实验试剂及仪器 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 电极的制备 |
2.2.1 La_(1-x)Sr_xCoO_3(x = 0 ~ 1)的制备 |
2.2.2 La_(1-x)Sr_xCoO_3(x = 0 ~ 1)粉末电极的制备 |
2.2.3 CO_3O_4与 Co(OH)2纳米线电极的制备 |
2.2.4 Ni(OH)_2电极的制备 |
2.3 表征手段 |
2.3.1 X 射线衍射(XRD) |
2.3.2 扫描电镜(SEM) |
2.4 电化学测试 |
第3章 La_(1-x)Sr_xCoO_3(x = 0 ~ 1.0)纳米材料的表征及其电化学储氢性能的研究 |
3.1 La_(1-x)Sr_xCoO_3(x = 0 ~ 1.0)的制备工艺 |
3.1.1 焙烧温度的影响 |
3.1.2 焙烧时间的影响 |
3.2 La_(1-x)Sr_xCoO_3(x = 0 ~ 1.0)样品的表征 |
3.2.1 样品的 XRD 表征 |
3.2.2 样品的 SEM 表征 |
3.3 La_(1-x)Sr_xCoO_3(x = 0 ~ 1.0)电极的电化学储氢性能测试 |
3.3.1 放电性能测试 |
3.3.2 循环性能测试 |
3.3.3 循环伏安测试 |
3.4 SrCoO_3电极电化学储氢性能测试 |
3.4.1 恒流充放电测试 |
3.4.2 不同放电电流密度对电极性能的影响 |
3.4.3 循环性能测试 |
3.4.4 交流阻抗测试 |
3.5 钴酸锶电极与纯镍粉电极性能比较 |
3.6 不同导电剂对电极性能的影响 |
3.7 A 位和 B 位元素的变化对电极性能的影响 |
3.8 本章小结 |
第4章 钴氧化物和氢氧化物纳米线的表征及其电化学储氢性能的研究 |
4.1 纳米线电极的表征 |
4.1.1 不同焙烧温度电极的 XRD 表征 |
4.1.2 纳米线电极的 SEM 表征 |
4.2 不同温度焙烧的纳米线电极的电化学储氢性能 |
4.2.1 恒流充放电测试 |
4.2.2 循环性能测试 |
4.3 未焙烧的纳米线电极的电化学储氢性能 |
4.3.1 恒流充放电测试 |
4.3.2 循环伏安测试 |
4.3.3 循环性能测试 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(8)多元复合掺杂钙钛矿型IT-SOFC阴极材料的制备与性能表征(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 燃料电池发展概况 |
1.1.1 燃料电池及其特点 |
1.1.2 燃料电池应用领域 |
1.1.3 燃料电池的类型 |
1.2 固体氧化物燃料电池技术 |
1.2.1 单体组成及工作原理 |
1.2.2 SOFC 对各组件的要求 |
1.2.3 SOFC 特点及发展现状 |
1.2.4 IT-SOFC 发展现状 |
1.2.5 IT-SOFC 核心技术问题 |
1.3 SOFC 关键材料研究进展 |
1.3.1 SOFC 阴极材料 |
1.3.2 SOFC 电解质材料 |
1.3.3 SOFC 阳极材料 |
1.3.4 SOFC 连接体材料 |
1.4 本课题研究工作及研究目的 |
1.4.1 研究工作 |
1.4.2 研究目的 |
第二章 新型多元复合掺杂阴极材料体系设计 |
2.1 新型阴极材料体系设计 |
2.2 新型阴极材料稳定性评估 |
2.2.1 容忍因子的计算 |
2.2.2 平均电负性的计算 |
第三章 实验方法及实验过程 |
3.1 实验方案 |
3.2 实验材料 |
3.3 样品制备方法 |
3.3.1 固相烧结加热原理 |
3.3.2 微波固相烧结 |
3.4 样品制备过程 |
3.5 样品性能表征方法 |
3.5.1 热重-差热分析 |
3.5.2 傅立叶变换红外光谱测试 |
3.5.3 激光粒度分析 |
3.5.4 X 射线衍射分析 |
3.5.5 热膨胀性能测试 |
3.5.6 电输运性能测试 |
3.5.7 密度和气孔率测试 |
3.5.8 显微组织观察及化学成分检测 |
3.5.9 样品表面元素化学状态分析 |
第四章 新型阴极材料成相过程分析 |
4.1 LnSCCF 系阴极材料成相过程 |
4.1.1 热重-差热分析 |
4.1.2 成相过程分析 |
4.1.3 红外光谱分析 |
4.1.4 粒度分析 |
4.2 LnSFCu 系阴极材料成相过程 |
4.2.1 热重-差热分析 |
4.2.2 成相过程分析 |
4.2.3 红外光谱分析 |
4.2.4 粒度分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 LnSCCF 系阴极材料结构与性能表征 |
5.1 物相分析 |
5.1.1 传统固相烧结样品物相分析 |
5.1.2 微波固相烧结样品物相分析 |
5.2 显微形貌分析 |
5.3 能谱分析 |
5.4 热稳定性分析 |
5.4.1 传统固相烧结样品热稳定性 |
5.4.2 微波固相烧结样品热稳定性 |
5.5 电输运性能分析 |
5.5.1 传统固相烧结样品电输运性能 |
5.5.2 微波固相烧结样品电输运性能 |
5.6 元素化学状态分析 |
5.6.1 传统固相烧结样品 XPS 分析 |
5.6.2 微波固相烧结样品 XPS 分析 |
5.7 样品与电解质的化学相容性分析 |
5.8 本章小结 |
第六章 LSFCu 系阴极材料结构与性能表征 |
6.1 物相分析 |
6.1.1 传统固相烧结样品物相分析 |
6.1.2 微波固相烧结样品物相分析 |
6.2 显微形貌分析 |
6.3 能谱分析 |
6.4 热稳定性分析 |
6.4.1 传统固相烧结样品热稳定性 |
6.4.2 微波固相烧结样品热稳定性 |
6.5 电输运性能分析 |
6.5.1 传统固相烧结样品电输运性能 |
6.5.2 微波固相烧结样品电输运性能 |
6.6 元素化学状态分析 |
6.6.1 传统固相烧结样品 XPS 分析 |
6.6.2 微波固相烧结样品 XPS 分析 |
6.7 样品与电解质的化学相容性分析 |
6.8 本章小结 |
第七章 结论 |
参考文献 |
发表论文和科研情况说明 |
致谢 |
(9)固体氧化物燃料电池Pd-YSZ阴极及其性能优化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 SOFC概述 |
1.3 SOFC电池性能和电极反应动力学 |
1.4 SOFC阴极研究 |
1.5 研究背景、意义、主要内容及目标 |
2 实验方法与步骤 |
2.1 引言 |
2.2 制备 |
2.3 分析与表征 |
2.4 性能测试 |
3 Pd-YSZ复合阴极 |
3.1 引言 |
3.2 实验结果 |
3.3 讨论 |
3.4 本章小结 |
4 Pd对LSM基陶瓷阴极的改性 |
4.1 引言 |
4.2 结果与分析 |
4.3 讨论 |
4.4 本章小结 |
5 Pd的氧化-还原规律及氧还原动力学 |
5.1 引言 |
5.2 实验结果 |
5.3 讨论 |
5.4 本章小结 |
6 Pd阴极的高温稳定性 |
6.1 引言 |
6.2 结果与分析 |
6.3 讨论 |
6.4 本章小结 |
7 全文总结 |
7.1 全文主要结论 |
7.2 论文的创新之处 |
7.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间发表的论文及申请的专利 |
(10)阴极材料Ln0.5Sr0.5CoO3-δ(Ln=La,Pr,)、(La1-xPrx)2/3Sr1/3CoO3的结构与电输运性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
§1.1 固体氧化物燃料电池的介绍 |
§1.2 固体氧化物燃料电池的组件和材料 |
§1.3 SOFC阴极材料研究进展 |
§1.4 课题来源及本文拟研究的内容 |
第2章 阴极材料的制备及实验方法 |
§2.1 ABO_3型钙钛矿阴极材料的结构性能 |
§2.2 阴极薄膜材料的制备方法 |
§2.3 实验测试方法 |
2.3.1 物相结构测试 |
2.3.2 高温电阻率测试 |
2.3.3 XPS测试 |
2.3.4 TG-DSC测试 |
2.3.5 霍尔系数测试 |
第3章 SOFC的Ln_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜阴极材料电学性能研究 |
§3.1 概述 |
§3.2 Ln_(1-x)Sr_xCoO_(3-δ)阴极材料结构 |
§3.3 样品的制备 |
3.3.1 制备靶材 |
3.3.2 制备薄膜 |
3.3.3 薄膜样品的热处理 |
§3.4 结果与讨论 |
3.4.1 薄膜的XRD分析 |
3.4.2 薄膜的电导率分析 |
3.4.3 薄膜的载流子浓度和迁移率分析 |
3.4.4 薄膜霍尔效应分析 |
§3.5 本章小结 |
第4章 (La_(1-x)Pr_x)_(2/3)Sr_(1/3)CoO_3的成相过程与电学性能研究 |
§4.1 概述 |
§4.2 样品的制备 |
§4.3 结果与讨论 |
4.3.1 TG-DSC的分析 |
4.3.2 成相分析 |
4.3.3 电学性能分析 |
4.3.4 结构分析 |
4.3.5 XPS分析 |
§4.4 本章小结 |
第5章 结论 |
参考文献 |
附录1 实验所需仪器 |
附录2 实验所需试剂 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
四、微波固相反应合成La_(1-x)Sr_xCoO_3阴极材料的研究(论文参考文献)
- [1]稀土硼化物的理论计算、单晶制备及性能研究[D]. 宁舒羽. 合肥工业大学, 2021
- [2]La1-xSrxCoO3薄膜质子化与电催化性能研究[D]. 王晓硕. 河南大学, 2020(02)
- [3]锶和钇基钙钛矿结构钴酸盐用作中温固体氧化物燃料电池阴极材料的性能研究[D]. 刘金成. 吉林大学, 2020(08)
- [4]氧化硼复合镍铬氧化物涂层的制备与红外性能研究[D]. 李永甲. 武汉理工大学, 2019(07)
- [5]面向金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池应用的钴基电催化剂综述[J]. 周嵬,王习习,朱印龙,戴洁,朱艳萍,邵宗平. 材料导报, 2018(03)
- [6](La0.5Sr0.5)2CoO4+δ对La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ中空纤维膜透氧性能的调制作用研究[D]. 韩宁. 山东理工大学, 2016(02)
- [7]钴复合氧化物的制备及其电化学储氢性能研究[D]. 包彦彦. 哈尔滨工程大学, 2012(02)
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