纳米ZrO2基固体电解质的性能研究

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固体氧化物燃料电池电解质材料

固体氧化物燃料电池电解质材料

固体氧化物燃料电池电解质材料固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种以固体氧化物为电解质材料的高效电化学能源转换装置。

其优势包括高效率、低排放、燃料灵活性和长寿命等特点,因此被广泛研究和应用于能源领域。

固体氧化物燃料电池的电解质材料是其关键组成部分。

传统的固体氧化物燃料电池采用氧化铈(CeO2)等金属氧化物作为电解质材料。

然而,这些材料存在一些问题,例如高温下易形成裂纹、导电性较差等。

为了克服这些问题,新型的电解质材料被提出和研究。

氧化锆(ZrO2)是一种被广泛应用于固体氧化物燃料电池中的电解质材料。

其具有较高的离子导电性和热稳定性,可以在高温下保持良好的性能。

此外,氧化锆材料的晶相结构可以通过控制添加剂的类型和浓度来调控,进一步提高其性能。

例如,添加稀土元素(如钇、镧等)可以增强氧化锆的离子导电性能。

氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)也是一种常用的电解质材料。

YSZ具有优异的热稳定性和离子导电性能,在高温下具有较高的氧离子迁移率。

然而,YSZ的导电性能随着温度的升高而增加,因此在低温下的性能较差。

除了氧化锆材料,钙钛矿型氧化物也是一类潜在的电解质材料。

钙钛矿型氧化物具有良好的离子导电性和热稳定性,且在较低的温度下表现出较好的性能。

例如,钙钛矿型氧化物La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)具有较高的离子导电性能和化学稳定性,适用于低温固体氧化物燃料电池。

钙钛矿型氧化物也可以通过调控材料结构和成分来提高电解质的性能。

例如,部分取代钙钛矿结构中的稀土元素可以改善其离子传输性能。

同时,合适的添加剂可以减少材料的缺陷和提高材料的稳定性,从而进一步提高电解质的性能。

固体氧化物燃料电池的电解质材料是其核心组成部分。

氧化锆和钙钛矿型氧化物是常用的电解质材料,具有良好的离子导电性和热稳定性。

未来,通过进一步研究和开发新型电解质材料,固体氧化物燃料电池的性能将得到进一步提升,促进其在能源领域的广泛应用。

纳米结构材料在全固态锂电池高性能固体电解质中的应用

纳米结构材料在全固态锂电池高性能固体电解质中的应用

纳米结构材料在全固态锂电池高性能固体电解质中的应用能源与人类社会的生存和发展密切相关,持续发展是全人类的共同愿望与奋斗目标。

随着能源消耗量的增长,开发新的能源迫在眉睫~在各种新能源中,20世纪60,70年代发展起来的锂离子二次电池具有鲜明的特色。

它的应用领域涉及电子产品,如:手机,笔记本电脑、数码摄像机、数码照相机、PDA、MP3播放器等等,还有在航空航天,军事领域也在渗透,被称为“世纪的主导电源”。

目前,锂离子电池最为引人瞩目的应用是在电动汽车领域,估计在2011年左右锂离子二次电池能成熟地用在电动车领域。

因此全球科技界都在大力发展锂离子电池及相关技术,研究和开发新型锂离子电池相关材料,提高电池的性能和降低电池成本。

全固态锂离子电池,即固体电解质锂离子电池,是新近发展起来的新一代锂离子电池,它的实用化将能有效消除现在商品化液体电解质锂离子电池的安全性差与能量密度低的问题。

而且具有安全性能好、化学性能稳定、使用寿命长、充放电循环性能优越,自放电速率小、比能量和能量密度高、易于将锂电池小型化、工作温度范围大,可用于许多极端的场合等诸多优点。

正是被这些优点所吸引,近年来国际上对全固态锂离子电池的开发和研究非常活跃。

如图1所示是采用磁脉冲压实技术制备全固态锂离子电池单电池结构示意图,其优化的设计能够很好的避免电池的短路。

采用磁脉冲压实技术,能够很好的制备出全固态锂电池堆,如图2所示。

从而使为大型移动设备供电成为可能,最后得到的绕式全固态锂电池堆各层厚度均匀,接触致密,而且制备过程中不需要经历热处理的过程,这样就使很多在一定高温不稳定的电极或电解质材料的应用成为可能,很适合大规模地制备大型的固态锂电池堆。

但是,现在限制全固态无机电解质锂离子电池大规模使用的主要因素是电解质材料的性能迫切需要提高,尤其是室温离子电导率,对无机固体电解质材料而言,决定其离子电导率的因素主要包括两个方面:材料的致密性与导电载流子的浓度。

二氧化锆在锂电池中的用途

二氧化锆在锂电池中的用途

二氧化锆在锂电池中的用途二氧化锆(ZrO2)是一种无机化合物,具有高熔点、高热稳定性和良好的电化学特性,因此广泛应用于锂离子电池中。

以下是二氧化锆在锂电池中的一些主要用途:1.作为电解质添加剂:二氧化锆是一种高离子电导率固体氧化物,可以通过添加适量的二氧化锆粉末或块状材料到锂电池的电解液中,提高锂离子在电解液中的迁移率,从而增强电池的性能。

二氧化锆可以提高电池的离子导电性,降低内电阻,提高电池的充放电效率和功率密度。

另外,二氧化锆还可以提高锂离子电池的循环寿命和热稳定性,减少电池的容量衰减。

2.作为锂空气电池阳极材料:二氧化锆具有高氧化还原催化活性,可用于锂空气电池的阳极材料。

锂空气电池具有高能量密度和较长的循环寿命,潜在用于电动汽车和可再生能源等领域。

在锂空气电池中,二氧化锆可催化减氧半反应(氧气还原为氢氧根离子),提高电池的反应速率和效率。

3.作为锂离子电池隔膜涂层材料:二氧化锆可以用作锂离子电池隔膜的涂层材料,提高隔膜的热稳定性和机械强度。

锂离子电池在高温下容易发生热失控和燃烧,而使用二氧化锆涂层的隔膜可以有效阻止热量和电解液的扩散,提高电池的安全性能。

此外,二氧化锆涂层还可以减少隔膜负荷的渗透损失,提高电池的充电速度和容量。

4.作为锂离子电池阳极材料:尽管二氧化锆的导电性较差,但由于其高熔点和化学稳定性,它可以在锂离子电池中用作阳极材料的添加剂。

添加适量的二氧化锆能够增强锂离子电池阳极材料的热稳定性和循环寿命,减少锂离子电池充放电过程中的体积膨胀和结构破损。

此外,二氧化锆还可以提高锂离子电池的储能密度和功率密度。

总而言之,二氧化锆在锂离子电池中具有广泛的应用前景。

然而,要实现其在锂电池中的应用,还需要进一步研究和开发,在生产工艺、材料性能和制造成本等方面进行优化和改进。

电池材料中的固态电解质研究与应用

电池材料中的固态电解质研究与应用

电池材料中的固态电解质研究与应用固态电解质是指在低温下具有离子导电性能的非液态电解质。

不同于传统的液态电解质,固态电解质由于具有良好的化学和热稳定性、低温操作、高离子导电性、大电化学稳定性等优势广泛应用于各种电池系统中。

本文将以针对电池材料中的固态电解质的研究和应用进行分析和讨论。

一、固态电池中的电解质固态电解质的研究已经由于其优越性能而受到了广泛关注。

其中最常见的电池体系之一就是固态电池。

固态电池是一种新型的电池结构,它将电池中的电解液替换为具有离子导电性能的固态电解质材料。

固态电池由于具有良好的化学和热稳定性、低温操作、高离子导电性、大电化学稳定性等特点成为了目前研究的热点之一。

二、固态电解质材料的种类目前,主要的固态电解质材料包括聚合物固态电解质、氧化物固态电解质和硫化物固态电解质。

具体的聚合物固态电解质包括聚合物复合固态电解质、反硼酸盐聚合物固态电解质、磺酸聚合物固态电解质等。

氧化物固态电解质主要是指氮化物、磷酸盐等化合物。

硫化物固态电解质是一类具有富勒烯、硫化镁等化合物的复合材料。

三、固态电解质研究的挑战尽管固态电解质具有许多优点,但是目前的研究还存在很多挑战。

首先,与液态电解液不同,固态电解质具有较低的离子传输速率。

其次,固态电解质在高温下易出现分解现象,从而降低了电池的效率。

此外,由于固态电解质材料的制备难度大,导致其在生产过程中具有较高的成本。

四、固态电解质的应用虽然固态电解质的研究还存在一些挑战,但已经有许多应用成功的固态电解质电池问世。

目前最常见的固态电池系统就是锂离子固态电池,它可以用于电池存储、移动设备和电动汽车等领域。

其他应用包括超级电容器和太阳能电池等。

五、结论总之,固态电解质作为一种可以取代传统电池电解液的电池体系,具有诸多优点,在应用领域具有广阔前景。

但固态电解质目前仍存在许多的挑战,如提高离子传输速率和制备简便性。

相信随着技术的不断进步,固态电解质必将在电池材料中得到广泛应用。

SOFC中ZrO 2基电解质材料在我国专利技术分析

SOFC中ZrO  2基电解质材料在我国专利技术分析

SOFC中ZrO 2基电解质材料在我国专利技术分析摘要:就二氧化锆(zro2)基体复合物作为固体氧化物燃料电池(sofc)电解质在我国的专利技术进行分析,针对申请量、申请人的分布、分类号、技术主题进行阐述,着重研究技术主题的分布。

关键词:二氧化锆电解质固体氧化物燃料电池专利技术分析中图分类号:tb33 文献标识码:a 文章编号:1007-3973(2013)008-141-041 引言固体氧化物燃料电池(sofc)是以致密氧化物陶瓷为电解质膜,在高温下将燃料的化学能转变成电能的高效能量转换装置,电解质是sofc最核心的部件,氧化锆(zro2)基电解质是sofc中应用最为广泛,研究最多的电解质材料。

由于专利文献是集技术信息、法律信息和经济信息于一身,具有新颖、易得、可靠、时间序列长等优势,因此,从专利分析的角度可以更清晰的梳理氧化锆(zro2)基体复合物作为sofc的电解质的技术发展脉络和主题分布,揭示技术发展趋势。

2 专利申请量及申请人分布截至2013年4月,在中国公开的涉及到使用zro2基体复合物作为sofc的电解质的专利申请共计360件,其中116件旨在对电解质材料或者制备方法以及结构等方面进行改进,这说明在对sofc的研究中,电解质材料是非常重要的一个领域。

在对zro2基体复合物电解质进行改进的中国专利中,申请人分布见图1,从图1可知,在包括国内申请人和国外来华申请人的所有申请人中,高校及科研院所占有很大的比例,而公司及个人所占的比例较小,这种情况在国内申请人中表现得尤为明显,企业与个人申请只占国内申请人的10.3%,这主要是由于在我国sofc的商业化程度不够,前期研发投入大,对于以盈利为目的的企业和个人而言,对zro2基体电解质的研发热情不高,因此,zro2基电解质的研究和发展更多的需要国家的投入或者政策的支持与引导。

3 技术主题分布制约sofc商用的很重要的原因在于其需要运行在较高的工作温度,这带来了一系列的问题,如材料间热膨胀系数的匹配,电解质与电极间的界面扩散,材料的氧化速率等,较高的工作温度必然会提高sofc的使用成本并带来稳定性的问题,而当温度降低时,电解质的阻抗以及电极和电解质之间的界面阻抗增加是导致sofc必须在高温运行的主要原因,因此,降低电解质的使用温度是该领域的普遍追求。

ZrO2基体固体电解质材料

ZrO2基体固体电解质材料
膜的制备:为得到表面洁净的薄膜,膜的涂渍需在超 净间中行。采用旋转涂覆法,转速为4000r/min, 时间为l0s。经过涂渍的膜立即转移到约110e的烘箱 中,烘20min,以除去体系中的乙醇/水混合溶剂, 并使膜上的溶胶干胶化,产生树脂中间。从烘箱中 取出后转移至400 e的低温扩散炉中,在通入适量氧 气下预烧结20 min,以除去树脂中间体中的有机成 分。XRD结果表明,此时所得薄膜为无定形。薄膜 经过重复涂渍、烘干和预烧结的操作,直至所需要 的层数和厚度。
材料制作方法都要通过高温烧结,而高温烧结时,在俩相界 面上会发生各组分的扩散,即固溶反应,这时候很容易生成 新相大多数情况下,这些新生相都是氧离子传输的阻碍层,因 而严重影响了材料的导电性。另一个关键点在于复合采用的 合成方法相对简单粗暴,主要以固相烧结为主要手段,得到的 粉体粒径和烧结体的晶粒都比较大,晶界面积少,缺陷个数 少,这时候空间位阻较大,而且表面效应不明显,限制了复 合材料的性能。(如常用的共沉淀法,溶剂热法,球墨法等, 最后都需要在1500oC烧结才能获得最后的成品)
设计思路二:
其实这俩类氧离子导电材料的导电性能相近,差别不是很 大。 但是每种氧离子导电材料确各有特点,根据每种材料不同 的特性可以做相互的复合以弥补各自的不足。
设计思二:
设计思路二:
从前面可以看出异物掺杂氧离子导体较低温度下导电率 比本身结构氧离子导电的电导率稍低。而高温下普遍电导率 较高。实际使用时各有不足,所以结合各自的特点来进行复 合。 我们这里采用以稳定ZrO2和掺杂CeO2作为复合组元制 作纳米复合氧离子导电材料。稳定ZrO2力学性能优良而且 几乎不存在电子导电。但是工作温度偏高,因此在稳定 ZrO2中加入掺杂CeO2,可以提高复合体的离子导电性能, 较低工作温度。同时稳定Zr02可以作为力学的支撑体,同时 阻电子子导电

固体氧化物燃料电池的电解质

固体氧化物燃料电池的电解质

固体氧化物燃料电池的电解质固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种能够将化学能转化为电能的高效燃料电池技术。

其中,电解质是SOFC的关键组成部分,它起着将离子进行传递的作用。

在SOFC中,常见的电解质材料包括氧化锆、氧化钇稀土等。

下面将对这些常用的SOFC电解质材料进行详细介绍。

1. 氧化锆(Zirconia,ZrO2):氧化锆是目前广泛应用于SOFC电解质的材料之一,其具有优良的离子导电性能和热稳定性。

氧化锆的晶体结构包括单斜晶态和立方晶态。

单斜氧化锆在高温下具有优良的氧离子传导性能,而立方氧化锆则在较低温度下表现良好。

氧化锆的离子传导主要通过氧离子空位或氧离子到达四面体间隙的方式进行。

2. 氧化钇稀土(Yttria-stabilized zirconia, YSZ):氧化钇稀土是一种常用的SOFC电解质材料,它是在氧化锆晶格中引入少量稀土元素(如钇)而形成的化合物。

氧化钇稀土兼具氧化锆和稀土氧化物的特点,具有优异的电导率和化学稳定性。

氧离子在氧化钇稀土中主要通过氧离子空位和氧离子到达四面体间隙的方式进行传导。

3. 掺杂氧化铈(Doped Ceria):掺杂氧化铈是另一种常用于SOFC电解质的材料,其以氧化铈为基础,引入另一种或多种离子(如钙、镁等)以改变其性能。

掺杂氧化铈具有高离子传导性、较低的操作温度和良好的化学稳定性。

氧离子在掺杂氧化铈中主要通过氧离子在氧化铈晶格中的欠缺和氧离子到达四面体间隙的方式进行传导。

4. 氧化钍(Thoria,ThO2):氧化钍是一种相对较新的SOFC电解质材料,其具有较高的热稳定性和较低的阻抗。

氧离子传导在氧化钍中主要通过氧离子空位和氧离子到达四面体间隙的方式进行。

需要注意的是,SOFC电解质材料的选择应考虑其离子导电性能、化学稳定性、热稳定性、机械稳定性以及成本等因素。

此外,还有一些新型电解质材料如钡钛矿氧化物、氧化镍、氧化镨等也被研究用于SOFC中,并取得了一定的研究进展。

纳米级固体超强酸SO42--ZrO2-的制备及催化性能研究

纳米级固体超强酸SO42--ZrO2-的制备及催化性能研究

纳米级固体超强酸SO42-/ZrO2-的制备及催化性能研究以均匀沉淀法制备单一晶型纳米zro2-颗粒并以此为基体制备固体超强酸。

我们利用冰醋酸和正丁醇的酯化反应为探针,研究不同条件制备的固体超强酸的催化作用。

研究表明大部分固体超强酸对酯化反应都有良好的催化作用。

催化剂用量占总质量的1.1%,正丁醇:乙酸=1.17︰1(摩尔比),反应时间2小时为最佳反应条件,当浸泡硫酸的浓度为1.5mol,焙烧温度为<650℃时,催化性很高。

该催化剂可重复使用6次,并且很容易再生。

so42-/zro2- 固体超强酸催化性能在现代的石油化工和精细化学品生产中,酸催化剂占主导地位,如酯化反应、酰基化化反应等。

在化工生产中有时用液体酸做催化剂(如:h2-so4、hf、h3po4等),这类液体酸催化反应在均相条件下进行,给生产带来了诸多的不便,如催化剂不易与原料、产物分离,腐蚀设备等;同时废酸的排放也会给环境带来严重的污染。

固体超强酸具有液体酸的超强酸性,及低腐蚀、热稳定性好、易分离、可回收再生等特点,对我们解决上述问题带来了曙光。

固体超强酸的研究成为催化剂研究的一个热点。

本文利用均匀沉淀法经不同温度焙烧得到了纳米级四方型zro2-、单斜型,zro2-、混晶型zro2-。

并直接将它们做为基体制备了固体超强酸so42-/zro2-利用冰醋酸和正丁醇的酯化反应为探针,研究不同条件制备的纳米级固体超强酸so42-/zro2-的催化作用,对制备催化剂的条件进行了优化。

一、纳米级固体超强酸so42-/zro2-催化性能的研究纳米固体超强酸催化乙酸丁酯的研究:对于固体超强酸的催化酯化反应,科研人员做了大量的工作,通过文献,我们知道影响固体超强酸的催化活性主要有处理液的浓度、浸泡时间、焙烧时间、焙烧温度等因素。

我们对这些因素进行研究,找到了最佳的条件。

1.醇酸比和催化剂用量对于固体超强酸so42-/zro2-的催化酯化反应,科研人员已做了大量工作,见表1,通过文献了解到影响so42-/mxoy固体超强酸催化活性的因素主要有处理液浓度、浸泡时间、焙烧温度、焙烧时间等因素。

反相胶束法制备纳米ZrO2粉体

反相胶束法制备纳米ZrO2粉体
2 2 5 焙 烧 .
2 l 试 剂
精 制环 垸 酸 ( p t e i a i Na hh n c c d简 称 N A) 工 业 品 为 原 料 : 经 实 验 室精 制达 到外 观 为 琥 珀 色 + 度 为 0 9 g c 平 均 分 子 密 . 7/ m ,
量 为 2 4 4 精 制 煤 油 : 售 工 业 品 经 实 验 室 精 制 提 纯 。 浓 氨 8. 市
m[r m ul[ coe son
几们 对利 用微 反 应 器制 备 纳 米 粒 子 的 研 究 日益 重 视 。由 于 叫] Z( 纳 米粒 子 在功 能 陶瓷 、 r) 结构 陶 瓷 、 子 陶 瓷 、 感 器 、 化 剂 电 传 催 和 高 强 固体 电解 质 等 领 域 具 有 独 特 的 性 能 , 年 来 对 z ) 纳 米 近 ^z 粒 子 的研 究成 为热 点之 一 目前 制 备 纳米 z z 体 。 采 用 下 D A、 E T T M R 等 手 段 时 X D 卦体及前驱俸进行袁征 : 体粒 度分布 均匀. 糌 无硅 团 聚 . 均 粒 平 度 曲 2 ~4 n 并且 研 究 了反 相 肢 束 中的 溶 水 量 对 Z O 枉 径 O 0m r z 的影 响 咀厦 P 值 对 Z( H r) z晶 型 的 静 响 。 井 稚 测 2 ~ 4 n 0 0m
摘 要 : 利 用 NA 煤 油一 / 一) NH ( H, ・Hz) 腱 束体 系, 反 ( 次蒸馏水 , ~直 加 到最 后 一 滴 滴A 出 现 浑 浊 不 变 为 止 , 此 时加 则 人 的水 量 ( 为 w 和 由氨 水 带 A 的水 量 ( 为 W 之 和 , 为 计 ) 计 ) 即
棱 半 径 R, 报 道 R 值 与 体 系 中 的溶 水 量 、 面 活 性 剂 的 浓 度厦 据 表 种 类 有 关

纳米纤维膜基弹性固态电解质的设计及性能研究

纳米纤维膜基弹性固态电解质的设计及性能研究

以双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)为锂盐,丙烯酸丁酯(BA)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)等为复合原料组分,采用热引发原位聚合的方法制备以聚偏氟二乙烯(PVDF)纳米纤维膜为基膜的弹性聚合物固态电解质(SPE),PBA弹性体的引入可以增强复合膜的韧性并为锂枝晶穿刺提供缓冲空间,FEC阻燃添加剂的加入可以有效增强复合膜热稳定性和界面稳定性,通过其协同作用可以有效改善界面接触差、离子电导率低等问题;同时,PVDF中的—C—F官能团还有利于锂离子的吸附和锂盐的解离。

PVDF纳米纤维膜的三维互通网状结构可以提供较大的比表面积,进而贡献更多的锂离子吸附位点,提供足够多的有序互通锂离子传递通道,并且PVDF纳米纤维膜的引入可以较大幅度提高复合固态电解质膜强度,有利于抑制锂枝晶的生长。

结果表明,25 ℃条件下,含有PVDF纳米纤维的弹性复合固态电解质膜的离子电导率为3.9×10-4 S/cm,拉伸强度为13.8 MPa,耐热分解温度为200 ℃,离子迁移数为0.75,所制备的磷酸铁锂(LFP)|SPE|Li固态电池0.1 C放电比容量为167 mAh/g。

其中,LFP/SPE/Li电池0.5 C循环120次的放电容量为122.3 mAh/g,容量保持率为95.9%。

关键词聚合物固态电解质;纳米纤维膜;弹性基质;离子传输;固态电池在目前诸多的电能储存技术中,电化学储能器件具有成本低、使用寿命长、发电功率密度高、可逆性好、运行无污染等优点,其中,锂离子电池(LIBs)由于无记忆效应、循环性能优越及便于携带等优点,已经作为消费电子产品使用超过二十年,并且当前广泛用于航空航天、新能源汽车、电网储能等新领域。

但随着现代产业对电池输出能量和安全性的要求越来越高,传统的液态LIBs由于受正/负极材料本身比容量低的限制,存在能量密度已经接近上限的问题,同时,其含有大量易挥发、易燃易爆和热稳定性差的有机电解液,存在较大的安全隐患,所以亟需开发具有高能量密度和高安全性能的新型电池。

纳米级二氧化锆的制备和应用

纳米级二氧化锆的制备和应用

其优点是颗粒的形态容易控制 ,其缺陷是可以得到 的前驱体类型不多 。有人用氢电弧等离子体法 、激 光加热法 、爆炸丝法等制备出二氧化锆纳米颗粒 。 1. 1. 2 化学气相合成法 ( CV S) [4 ,5 ] CV S 法是将 一种挥发性的金属有机物前驱体在减压下分解而形 成 。具体反应过程是用 99. 99 %的氦气气流和叔丁 基锆一起喷入反应区 ,同时通入氧气流 。氦气和氧 气流量比例为 1∶10 ,气流压力为 1 kPa ,反应温度为 1 000 ℃,气流经过反应器使锆的化合物被分解 ,形 成 ZrO2 纳米颗粒 ,最后利用温度梯度收集颗粒 。该 法的优点是纳米微晶的形成过程是在均匀气相下进 行的 ,故得到的微粒均匀 ,温度压力和气流的流动易 控制 ,实验具有可重复性 ,但产量较低 ,成本较高 。 目前 Vladimir 等人[4 ]已经用 CVS 法制备出 5 nm 的 ZrO2 微粉 。 1. 1. 3 化学气相沉积法[6 ] CVD 法是在一定的 反应条件 (~300 ℃,5 h , 101133 kPa) 下 ,反应前驱 物蒸气在气态下分解得到 ZrO2 ,ZrO2 形成时具有很 高的过饱和蒸气压 ,自动凝聚形成大量的晶核 ,这些 晶核在加热区不断长大 ,聚集成颗粒 ,随着气流进入 低温区急冷 ,颗粒生长聚集晶化的过程停止 ,最后在 收集室内收集得到粉体 。CVD 法可通过选择适当 的浓度 、流速 、温度和组成配比等工艺条件而实现对 粉体组成 、形貌 、尺寸 、晶相等控制 。反应方程式可 为:
热化学气相反应法 、等离子体加强化学气相反应法
等。
1. 1. 4 化学气相凝聚法 ( CVC) [3 ] 化学气相凝聚
法就是将热 CVD 法的化学反应过程和气体中蒸发
法的冷凝过程结合起来的结果 ,即利用气相原料 (金

纳米氧化锆→固态电池锆基电解质

纳米氧化锆→固态电池锆基电解质

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全固态锂电池关键材料——固态电解质研究

全固态锂电池关键材料——固态电解质研究

全固态锂电池关键材料——固态电解质研究摘要:全固态锂电池发展过程中,固态电解质是其中的关键材料,应用固态电解质能够有效解决常规锂电池安全问题。

本文对固态电解质中氧化物固态电解质、硫化物固态电解质以及聚合物固态电解质分别进行了研究,以供参考。

关键词:全固态锂电池;固态电解质;研究传统锂电池采用有机液态电解液时,在使用过程中存在不小的安全问题[1]。

当前,在全固态锂电池成为研究热点,为有效解决全固态锂电池使用安全问题,扩大全固态锂电池的容量,增加电池使用寿命,推动全固态锂电池的实用化,就需要深入研究全固态锂电池的关键材料——固态电解质。

一、氧化物固态电解质氧化物固态电解质按照物质结构划分,主要有玻璃态(非晶态)电解质和晶态电解质。

玻璃态电解质包括反钙钛矿型Li3–2x MxHalO固态电解质和LiPON薄膜固态电解质。

晶态电解质包括石榴石型固态电解质,钙钛矿型Li3x La2/3–xTiO3固态电解质,NASICON型Li1+x AlxTi2–x(PO4)3和Li1+xAlxGe2–x(PO4)3固态电解质等。

反钙钛矿结构固态电解质的成本低且环境友好,同时在室温条件下有着高离子电导率(2.5×10–2S/cm),这一固态点价值还有着热稳定性以及与金属Li稳定和优良的电化学窗口等特性。

当前,主要研究的反钙钛矿型固态电解质为Li3ClO。

通过掺杂高价阳离子(如Mg2+、Sr2+、Ca2+、Ba2+),可以让晶格中出现大量的空位。

而大量的空位,能够有效增加锂离子的传输通道(见图1),降低Li+离子扩散的活化能,进而提高电解质的离子导电能力。

图1 反钙钛矿Li 3ClO 的晶体结构图在高纯氮气中,采用射频磁控溅射高纯LiPO 4靶就能够得到锂磷氮氧(LiPON)薄膜,所得到的薄膜电解质厚度在1µm 以下,且电阻较小,能够有效应用于薄膜锂离子电池。

这一电解质有着良好的综合性能,室温条件下离子电导率为2.3×10–6S/cm ,电化学窗口达到5.5V ,且有着较高的热稳定性,与LiMn 2O 4、LiCoO 2等常用正极和金属Li 负极有着很好的相容性。

提高氧化锆固体电解质导电率的途径

提高氧化锆固体电解质导电率的途径

提高氧化锆固体电解质导电率的途径氧化锆(ZrO2)是一种常用的固体电解质材料,具有良好的导电性、耐热性和耐腐蚀性,广泛应用于电池、燃料电池、电容器等领域。

但是,氧化锆固体电解质的导电率并不是很高,为了提高氧化锆固体电解质的导电率,人们可以采取以下途径:
•掺杂金属:掺杂一些导电性较好的金属如铌、钴、铂等,可以提高氧化锆固体电解质的导电率。

•掺杂高导电高分子:掺杂一些高导电的高分子如聚吡咯、聚乙烯醇等,可以提高氧化锆固体电解质的导电
率。

•压缩压片:将氧化锆粉末压制成块状电解质,可以提高氧化锆固体电解质的导电率。

•烧结制备:通过烧结制备氧化锆固体电解质,可以提高氧化锆固体电解质的导电率。

总的来说,提高氧化锆固体电解质导电率的途径有很多,可以根据具体应用选择合适的方法。

《2024年ZrO2及Zr基MOFs材料CO2吸附性能研究》范文

《2024年ZrO2及Zr基MOFs材料CO2吸附性能研究》范文

《ZrO2及Zr基MOFs材料CO2吸附性能研究》篇一摘要:本文重点研究了ZrO2及Zr基MOFs材料对CO2的吸附性能。

首先,通过文献综述简述了研究背景及意义,随后介绍了ZrO2和Zr基MOFs材料的合成方法及其在CO2吸附领域的应用。

接着,通过实验数据详细探讨了两种材料的CO2吸附性能,并进行了比较分析。

最后,总结了实验结果,并对未来研究方向进行了展望。

一、引言随着全球气候变化问题日益严重,减少温室气体排放已成为当今世界关注的焦点。

CO2作为主要的温室气体之一,其减排和捕获技术的研究具有重要意义。

在众多CO2捕获技术中,吸附法因其成本低、操作简单、适用范围广等优点备受关注。

ZrO2及Zr基MOFs材料因其独特的结构和良好的化学稳定性,在CO2吸附领域具有广泛应用前景。

因此,本文对这两种材料的CO2吸附性能进行了深入研究。

二、文献综述(一)ZrO2及Zr基MOFs材料简介ZrO2是一种重要的金属氧化物,具有较高的化学稳定性和良好的CO2吸附性能。

而Zr基MOFs(金属有机框架)材料以其高比表面积、可调的孔径和结构多样性等优点,在气体吸附领域具有广泛应用。

(二)ZrO2及Zr基MOFs材料的合成方法ZrO2的合成方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法等。

而Zr基MOFs材料的合成则主要通过配体与金属离子自组装的方法实现。

这些合成方法对材料的结构和性能具有重要影响。

(三)ZrO2及Zr基MOFs材料在CO2吸附领域的应用ZrO2及Zr基MOFs材料因其独特的结构和良好的化学稳定性,在CO2吸附领域具有广泛应用。

研究表明,这些材料具有较高的CO2吸附容量和优异的循环稳定性。

三、实验部分(一)材料制备本文采用溶胶-凝胶法合成ZrO2,通过配体与金属离子的自组装方法制备Zr基MOFs材料。

具体实验步骤详见实验操作部分。

(二)CO2吸附实验将制备的ZrO2及Zr基MOFs材料进行CO2吸附实验。

通过改变温度、压力等条件,探究两种材料在不同条件下的CO2吸附性能。

ZrO2的制备及其光催化性能研究

ZrO2的制备及其光催化性能研究

ZrO2的制备及其光催化性能研究王婕;高玲【摘要】The paper aims to study the photocatalytic performance ofZrO2.With ZrOCl2·8 H2O as raw material,ZrO2photocatalyst was prepared by forward and reverse precipitation process.Cationic surfactant of different contents was introduced into the precursor preparation process.X-ray Diffraction (XRD)and Scanning Electron Microscopy (SEM)were used to study the crystal structure and morphology of ZrO2.The degradation activity of methylene blue was evaluated by using High pressure mercury lamp source.The results show that the samples prepared by forward and reverse precipitation process have tetragonal structure and that the photocatalytic performance of the samples prepared by the reverse precipitation process is most excellent when CTAB content is 0.05 mol · L-1,and the degradation rate of MB is 98.177% after 150 minutes.%为了研究氧化锆型材料的光催化性能,文中以ZrOCl2·8 H2O 为制备原料,采用正、反向沉淀工艺制备ZrO2光催化剂,在前驱体制备过程中引入不同含量的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB).通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对催化剂的晶体结构和形貌特征进行表征分析;以高压汞灯作为光源对产物进行光催化反应,评价催化剂对亚甲基蓝的降解性能.结果表明:正、反向沉淀工艺所制备产物均为四方相构型.反向沉淀工艺制备条件下表面活性剂CTAB浓度为0.05 mol·L-1时粉体化性最优,150min后亚甲基蓝(MB)的降解率达到 98.177%.【期刊名称】《西安工业大学学报》【年(卷),期】2018(038)003【总页数】6页(P199-204)【关键词】共沉淀工艺;ZrO2;表面活性剂;光催化活性【作者】王婕;高玲【作者单位】西安工业大学材料与化工学院,西安 710021;西安工业大学材料与化工学院,西安 710021【正文语种】中文【中图分类】TQ57近年来随着环境污染问题日益严重化的发展态势,在催化剂降解污染物的研究领域,研发具备优异催化性能的新型半导体光催化剂已经成了该领域的研究重点[1-3].Ti 和Zr属于同副族元素,在催化剂领域最先得到研究的是TiO2[4-6].90年代初期,随着氧化锆在国内催化领域的发现,研究人员对这种材料的研究热情逐步高涨[7].ZrO2具备较强的离子交换能力和强氧化能力[8-9],这些优异性能使其在体系内和某些活性成分相互作用时可以表现出较为优异的光催化活性[10-12],所以作为一种绿色、高效的光催化材料得到越来越多的重视[13].文中通过共沉淀工艺制备具有催化性能的ZrO2粉体,期望通过改善工艺条件使其性能得到提高.共沉淀工艺的基本原理就是在含有阳离子的溶液中加入沉淀剂,使得所有阳离子都能沉淀下来,且工艺操作简单,但是通过此方法制备的粉体产物往往不可避免的存在团聚现象,实验通过在前驱体制备过程中加入表面活性物质,期望通过其大分子链锻的位阻效应来达到改善团聚现象的目的.实验对正反沉淀工艺制备条件下不同表面活性剂CTAB含量对产物晶型结构及形貌特征方面的影响进行探究,考察前驱体制备过程中两种变量因素对纯ZrO2样品光催化性能方面的影响.1 实验过程1.1 催化剂的制备配置金属离子浓度为0.5 mol·L-1的ZrOCl2 ·8H2O溶液和不同浓度的CTAB混合溶液A,CTAB溶液浓度设置分别为0.001 mol·L-1、0.01 mol·L-1、0.021 mol·L-1、0.05 mol·L-1,配制1 mol·L-1的硼氢化钠NaBH4溶液作为沉淀剂得到B溶液,通过磁力搅拌器在固定的搅拌速度下对混合溶液进行均质化处理.实验对AB 两种溶液进行正反向滴定处理,处理后的溶液pH环境保持在9.5左右停止滴定反应.将反应后的沉淀物溶液在磁力搅拌器作用下继续搅拌2 h,使反应物之间反应完全,搅拌后的沉淀物溶液静置12 h后进行离心处理,离心速度为5 000 r·min-1,水洗和醇洗分别进行4次,以去除杂质离子.100 ℃真空干燥24 h,研磨成粉后在马弗炉内进行600 ℃高温煅烧,磨粉保存以进行检测.1.2 催化剂的表征采用日本岛津公司XRD-6000型X射线衍射仪(管压40 kV,管流50 mA,Cu靶Kα线辐射,λ=0.154 056 nm,扫描步长0.02°,扫描速率4°/min,扫描范围2θ为20~80°)检测样品物相.采用JEM-2010扫描电镜SEM对样品进行微观形貌观察.采用上海嘉鹏科技有限公司GHX-V型光化学反应仪检测粉体在紫外光下降解MB的光催化性能.1.3 催化剂的评价样品的光催化性能是在1 000 W紫外光照射下通过降解MB的降解率来评价,具体测试过程如下:将6 mg催化剂分散于30 mL的MB溶液(0.000 6 g·L-1)中,超声波超声处理30 min使催化剂粉体分散在MB溶液中制成悬浮液,将上述悬浮液于暗处避光反应30 min以达到催化剂与MB溶液间的吸附-脱附平衡,打开光反应仪光源,循环水冷却,实验温度保持在5~8 ℃之间,每隔20 min取样3~4 ml,离心分散以去除溶液中的催化剂颗粒.通过UV-2550型紫外分光光度计在λ=640 mm处测定所取试样上清液的吸光度,MB的降解率通过A=(I0-I)/I0×100%来计算,其中I0和I分别为MB初始和降解后对紫外光的吸光度.2 结果与分析2.1 催化剂XRD表征图1给出了不同CTAB浓度体系下正反向沉淀工艺制备产物的XRD谱图.从图1中可以看出,样品在衍射角2θ为30.270°、50.377°、60.205°出现很强的衍射峰,这些峰的位置分别对应于ZrO2四方晶系(011)(020)(121)面的特征衍射峰,空间群为P42/nmc(137).反向沉淀工艺条件下衍射峰的强度无明显变化趋势,晶体晶粒化程度一致,但是对于同等CTAB浓度条件下通过正向沉淀工艺制备的产物粉体虽保持四方相构型衍射峰位置,但其衍射峰强度相较通过反向沉淀制备产物的峰强度而言明显较弱,而XRD谱图中衍射峰的强度表征为样品晶粒化程度是否完善.由此证明,反向沉淀工艺的制备条件有利于产物结晶程度完整化,使晶体生长趋于完整. 2.2 催化剂SEM表征图2为不同CTAB浓度体系下反沉淀工艺制备粉体SEM图.图3为正向沉淀工艺所制备粉体SEM图.从图2和图3中可以看出,随着体系内CTAB含量的增加,产物粉体的微观粒径尺寸减小,证明表面活性剂在溶液体系中的作用,通过其碳氢键的位阻效应阻碍粉体产物之间在沉淀过程中出现的团聚体.由图2可见,反向沉淀工艺制备条件下,产物微观形貌随着CTAB含量增加呈现疏松态趋势.浓度0.010 mol·L-1时,产物微观状态下为疏松孔状结构,浓度为0.021 mol·L-1时,微观呈现小范围的片状晶颗粒形态,但CTAB含量继续增加,产物粉体反而团聚态势反而严重;正向沉淀工艺制备产物微观形貌则呈现块状体结构,从图3(d)中可以看出,这些块状体结构的物质更像是有由片状结构物质堆叠而成.图1 不同CTAB浓度体系下正反向沉淀工艺所制备产物的XRD谱图Fig.1 XRD patterns of ZrO2 samples prepared with forward and reverse coprecipitation process at different containment of CTAB图2 不同CTAB浓度体系下反向沉淀工艺所制备产物的SEM谱图Fig.2 SEM patterns of ZrO2 prepared with reverse coprecipitation with different CTAB contents结合XRD表征结果分析,利用共沉淀工艺制备ZrO2粉体时,沉淀工艺的选择会影响产物最终的晶型结构以及微观形貌的状态.Zr4+在沉淀过程中发生的反应为:Zr4++4OH-←→Zr(OH)4,Zr4+和OH-的浓度超过发生沉淀反应时的溶度积,混合液中的Zr4+发生沉淀.对于反向沉淀工艺而言,Zr4+和CTAB的混合液滴定至碱液中,一般认为这种反滴定工艺使得前驱体溶液体系内部pH环境较为稳定,前驱体的生长环境会影响其在溶液内部的生长方式,进而影响到产物的研究性能,所以在这种反向滴定工艺条件下形成的稳定环境有利于前驱体沉淀物的分布均匀化,一定程度上阻止了产物的团聚现象.如果是正向滴定法,随着OH-进入混合盐溶液体系,部分Zr4+与OH-发生沉淀反应,而前驱体溶液体系中以Zr4+为主要存在,笔者推测部分Zr4+可能发生氧化反应,而ZrO2大多以团聚体形式存在,这就有可能造成产物之间的堆叠团聚.2.3 催化剂的光催化性能表征图4为正反沉淀工艺下不同CTAB含量对样品光降解MB效果随时间变化关系的曲线图.图3 不同CTAB浓度体系下正向沉淀工艺所制备产物的SEM谱图FIG.3 SEM patterns of ZrO2 prepared with forward coprecipitation with different CTAB contents图4 紫外光照射下样品对亚甲基蓝降解速率随光照时间变化关系曲线Fig.4 Curves of the variation of the remaval efficiency of MB with time从图4(a)中可以看出,反沉淀工艺制备的催化剂对MB的降解性能较优,且在所设置研究的浓度范围内与随体系CTAB含量增加,催化剂的催化活性也相应增加.CTAB 含量最低0.001 mol·L-1时,150 min MB的降解率88.57%,0.050 mol·L-1时,150 min MB的降解率达到98.177%.但是对于正向沉淀工艺制备的产物而言,其催化性能反而随着体系内CTAB含量增加而降低,图4(b)中可见含量最低0.001 mol·L-1时,150 min MB的降解率90.9%,CTAB浓度为0.050 mol·L-1时150 min后降解率仅为79.296%,对产物对MB的降解率反而低于0.001 mol·L-1时产物对MB的降解率.由此说明,反向沉淀工艺更有利于提高ZrO2型光催化剂的催化性能.3 结论文中以ZrOCl2 · 8H2O为制备原料,采用正、反向沉淀工艺制备ZrO2光催化剂,在前驱体制备过程中引入不同含量的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB).通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对催化剂的晶体结构和形貌特征进行表征分析,以高压汞灯作为光源对产物进行光催化反应,评价催化剂对亚甲基蓝的降解性能.实验结果表明:1) 正、反向沉淀工艺所制备产物均为四方相构型,反向沉淀工艺所制备产物的晶体生长更完全,晶化程度更优;前驱体制备过程引入CTAB可以达到通过其位阻效应阻止产物粉体团聚的目的,体系CTAB含量对晶体的晶粒尺寸有一定影响;随CTAB含量增加,粉体的颗粒尺寸尺寸下降.2) 采用反向沉淀工艺制备,所得产物的光催化性能更优.当CTAB浓度0.021 mol·L-1时,产物呈现类片状结构,150 min后MB的降解率达到96.86%;CTAB含量为0.05 mol·L-1时,150 min后MB的降解率达到98.117%.参考文献:[1] 闫俊萍,张中太,唐子龙,等.半导体基纳米复合材料光催化研究进展[J].无机材料学报,2003,18(9):980.YAN Junping,ZHANG Zhongtai,TANG Zilong,et al.Research Progress of Photocatalysis of Semiconducted Nano-composite Materials[J].Journal of Inorganic Materials,2003,18(9) :980.(in Chinese)[2] 张彭义,余刚,蒋展鹏.半导体光催化剂及其改性技术进展[J].环境科学进展,1997,5(3):1.ZHANG Pengyi,YU Gang,JIANG Zhanpeng.Progress of Semiconductor Photocatalyst and Its Modification[J].Environmental ScienceProgress,1997,5(3):1.(in Chinese)[3] 段晓东,孙得志,余政哲,等.光催化氧化法降解废气中苯系物的研究[J].化工环保,2003,23(5):253.DUAN Xiaodong,SUN Dezhi,YU Zhengzhe,et al.Study of the Degradation of Benzene in Waste Gas by Photocatalytic Oxidation[J].Chemical Environmental protection,2003,23(5):253.(in Chinese)[4] 沈伟韧,赵文宽,贺飞,等.TiO2 光催化反应及其在废水处理中的应用[J].化学进展,1998,10(4):349.SHEN Weiren,ZHAO Wenkuan,HE Fei,et al.TiO2 Photocatalytic Reaction and Its Application in Wastewater Treatment.[J].ChemicalProgress,1998,10(4):349.(in Chinese)[5] 施利毅,李春忠,房鼎业,等.二氧化钛超细粒子的制备及光催化降含酚溶液[J] .华东理工大学学报,1998,24(3):291.SHI Liyi,LI Chunzhong,FANG Dingye,et al.Preparation of Titanium Titanium Dioxide Ultrafine Particles and Photocatalytic Degradation of PhenolSolution[J] .Journal of East China University of Science and Technology,1998,24(3):291.(in Chinese)[6] 魏子栋,殷菲,谭君,等.TiO2光催化氧化研究进展[J].化学通报,2001,2:76.WEI Zidong,YIN Fei,TAN Jun,et al. Research Progress in Photocatalytic Oxidization of TiO2 [J].Chemistry,2001,2:76.(in Chinese)[7] CHOI W,TERMIN A,HOFFMANN M R.The Role of Metal Ion Dopants in Quantumsized TiO2:Correlation Between Photoreactivity and Charge Carrier Recombination Dynamics[J].Journal PhysicalChemistry,1994,98:1369.[8] ZHANG W J,LI Y,ZHU S L,et al.Influence of Argon Flow Rate on TiO2 Photocatalyst Film Deposited by Dcreactive MagnetronSputtering[J].Surface and Coatings Technology,2004,182(2/3):192.[9] 郑文裕,陈潮钿,陈仲丛.二氧化锆的性质、用途及其发展方向[J].无机盐工业,2000,32(1):18.ZHENG Wenyu,CHEN Chaodian,CHEN Zhongcong.The Nature,use and Development Direction of Zirconium Dioxide[J].Inorganic Salt Industry,2000,32(1):18.(in Chinese)[10] MARUGN J,CHRISTENSEN P,EGERTON T,etal.Synthesis,Characterization and Activity of Photocatalytic Sol-gel TiO2 Powders and Electrodes[J].Application Catalyst B:Environment,2009,89:273.[11] 李茹,李占双,辛艳凤,等.纳米二氧化锆制备方法论进展[J].应用科技,2001,28(9):52.LI Ru,LI Zhanshuang,XIN Yanfeng,et al.Progress of Preparation Methodology of Nano-zirconia[J].Applied Science,2001,28.(in Chinese)[12] BARINOV S M,EVDOKIMOV V Y.Effect of Fine Particles of Metastable Zirconium Dioxide on Mechanical Properties of Nickel Aluminide[J].Russian Metallurgy,1996(3):121.[13] 王金敏,杜芳林,崔作林,等.纳米ZrO2 的制备及应用研究进展[ J].青岛化工学院学报,2001,22(3):218.WANG Jinmin,DU Fanglin,CUI Zuolin,et al.Research Progress of Preparation and Application of Nano-ZrO2[J].Journal of Qingdao Institute of Chemical Technology,2001,22(3):218.(in Chinese)。

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使其保持完全稳定 的立方萤石结构 , 避免相变的发生。此外还将在一定程度上提高 zO 中载流子——氧空 r2 位的浓度 , 从而大大提高导电能力 , 使稳定的 ZO 适于作固体氧化物燃料电池的电解质材料。 r2 纳米粉体具有巨大的表面积, 其烧结行为和其它性质不 同于普通陶瓷材料。同样, 纳米一纳米第二相 的相界 、 渗透也不同于一般 的微米材料[ 4。这使得复合纳米粉末烧结的结构和性能可能会具有一些新的 2] -
7 3

结构和能谱分析。用 A ciee法测定烧结体样品的密度 。烧结片状样品由氯铂酸分解在两边镀铂 , r m dS h 用带 铂片样 品架压紧固定 , 铂丝引出, Z 5 用 L 型智能 L RNu (2 z 10 H ) C 6 C '  ̄ a 1H 一 0 k z D 型导纳电桥测量 30 0—
加 压成 型 , 10 " 在 20 C下烧 结 2 h后 随炉 冷却 , 究 其 陶瓷烧 结 体 的致 密特性 、 导率 及 活化 能 研 电 等 。发现 3 S Y Z的机械性 能好 于 8 S , 8 Z的 电性 能优 于 3 S ;Y Z当 Y Z 而 YS Y Z4 S
05 %时相 对 密度 最 大 , 9 . %。 达 92 关 键词 : 固体 电解质 ; ; Z; Z YS 电导 中图分 类号 : TQ1 3 4 T 7 . 2 ; Q1 4 1 文献 标识 码 : A
0 引 言
稳定化的 Z , 尤其是 Y O 稳定的 ZO ( S ) 因其具有 良好 的氧离子导 电性和在氧化、 23 r 2Y Z , 还原气氛下 的高稳定性, 而被公认为是 固体氧化物燃料电池的最佳候选 电解质材料u 。从近期的文献报道来看 , J z 基固体电解质材料的热点之一是掺杂改性问题。目的是通过在 zO 基 中引人某些二价或三价金属氧化物 , r2
第3 卷 第3 1 期
2 2年 6月 0 0
贵 州 工 业 大 学 学报 ( 自然 科 学版 )
J UR O N ̄ O UIHO U VF ,I YO FG Z U NI Y ST FT C- L ̄ Y EI L C NO
V 1 1N . O. o 3 3
J n .0 2 u e2 0
能 、 观 结构 、 微 电导 率 、 活化 能 等的影 响 。
1 实 验 方 法
11 纳 米 3 S 、Y Z 8 S . Y Z 4 S 、 Y Z和 A 2 3 l 粉末 0
实 验用 纳米 3 S 、YS 、Y Z由液相共 沉淀 法制备 , Y Z4 Z8 S 纳米 2 3由硫 酸铝铵 热解 法制备 。 O
1 2 成 型 与烧 结
掺 纳米 2 3 O 第二 相样 品先 由超声 波分散 3 mi(H≈ 1 )然后 加无 水 乙醇 球磨 2 h 烘 干 。用 压 片机 0 np 0, 0, 把粉末 样 品在钢 模具 中单轴 、 两次 加压 成型 , 压强为 40 a 0 Mp 。把 素坯样 品置 入马弗 炉 中升 至 10 " 保 温 20 C下 两小时, 随炉冷却 。
特点。本工作 以3 S ( 3 o Y o 的 z )4 S ( 4 moY o 的 z )8 S ( 8 o l 2h Y Z 掺 %m l 2 3  ̄ 、Y Z 掺 % l 2 3 、Y Z掺 %t c 的 o2 oY z ) 为主体材料 , K2 ) 在无压烧结条件下 , 掺少量的纳米 A2 3 l 第二相 , O 研究了不 同钇含量下第二相对烧结性
由四方相 的衍射数据计算点阵常数 a c 、 。烧结样品晶粒尺寸用 Shr r ce e公式计算 : r
L =从 ( e—e )o0 0 cs
用 J M一 00 XI E 2 0F I高分辨率扫描透射电子显微镜观察样品晶粒、 烧结体减薄样品和烧结体断面形貌、 显微
收 稿 日期 :0 2—0 ~1 20 1 0
10 * 00 C温度 范 围 内的交 流 电导率 。
2 结 果 与 讨 论
2 1 试 样 的相 组成 、 结构 和致 密度 . 微
纳 米 3 S 、 Y Z 8 Z粉末 均 以四方相 为主 、 Y Z 4 S 、YS 有少量 单斜 相 ( 别 约 占 1 .%、4 2 3 .%) 晶粒 分 2 3 2 .%、2 3 ,
( a r i c E i n N t aS e e d i ) u lc n t o 文章编号:0 90 9 ( 0 2 0 —0 20 1 0 — 13 2 0 )30 7 —5
纳米 Z O 基固体 电解质 的性能研究 r2
程金科 谢 涛 劳令耳 袁 望治2 , , ,
( . 州 工业 大学基础 部 , 州 贵 阳 500 ;. 东师 范大学 , 海 20 6 ) 1贵 贵 50 32 华 上 0 02 摘 要 : 纳米 Z 粉 中单掺 纳 米 Y2 及 复合 掺 杂 纳 米 Y O 、 在 O3 2 3 纳米 Al 3通 过 单 轴、 次 2 , O 二 含 量为
基金项目 : 省教委基金项 目 贵州
第 3期
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程金科 , : 米 z 基 固体 电解质 的性 能研 究 等 纳
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13 测 试 .
x射线分析在 D m x 2 0 型 x射线仪上进行 x射线衍射分析 , / a 一 20 测角仪扫描速度 4m n 。 i一。用 X D R 峰强度计算单斜相体积分数 :
m = [ (1 ) (1 )/ (1 )+I 11 + I (11 11 + 1 ] [ 11 1 m(1 ) m 1 )
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