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固体氧化物燃料电池用CeO_(2)基电解质的研究进展 被引量：11
1
作者 刘润泽 周芬 +3 位作者 王青春 郜建全 包金小 宋希文 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期29-32,41,共5页
作为一种高效的能源转换装置,固体氧化物燃料电池(SOFC)因具有高效率、环境友好和燃料灵活等优点受到广泛关注。电解质作为SOFC的核心部分,其性能的好坏直接决定SOFC的性能。SOFC使用的传统电解质材料是部分氧化钇稳定的氧化锆(YSZ),但... 作为一种高效的能源转换装置,固体氧化物燃料电池(SOFC)因具有高效率、环境友好和燃料灵活等优点受到广泛关注。电解质作为SOFC的核心部分,其性能的好坏直接决定SOFC的性能。SOFC使用的传统电解质材料是部分氧化钇稳定的氧化锆(YSZ),但因其工作温度高(约1000℃),由此带来电极材料的选择、密封等诸多困难。因此,开发适用于中低温下的电解质对推进SOFC的商业化进程至关重要。单元素掺杂的氧化铈基电解质在中低温下的电导率高于同温度下YSZ的电导率。然而,CeO_(2)基电解质也存在以下不足:在低氧分压下,部分Ce^(4+)被还原为Ce^(3+)而产生电子电导;在中低温度下,晶界电阻较大而使总电导率降低。影响CeO_(2)基电解质电导率的因素较多,如粉体的制备方法、烧结体的微观形貌、掺杂剂的种类和浓度。其中,较为重要的影响因素是掺杂剂的种类及其浓度、粉体的制备方法。针对以上问题,研究人员普遍认为,相比于单掺杂CeO_(2),元素共掺或多掺(尤其掺杂稀土元素)更有利于改善电解质的离子电导率,并降低电子电导率。掺杂元素的种类通常包括:稀土元素和部分碱土金属元素。除元素掺杂外,不同碳酸盐复合的CeO_(2)基电解质也引起了研究人员的兴趣。在制备方法上,采用微波烧结、多元醇法、静电纺丝等不同粉体制备方法可得到高离子电导率的电解质,此外,将电解质薄膜化或采用脉冲激光沉积(PLD)在CeO_(2)电解质基底上沉积一层隔膜都可以降低电子电导,提高电导率。本文结合最近几年学者们对CeO_(2)基电解质的研究状况,简述了元素掺杂、粉体的制备方法以及电解质薄膜对CeO_(2)基电解质电性能的影响,并对其发展进行了展望。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 掺杂ceo_(2) 元素掺杂 粉体制备方法 离子电导率
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纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体微观光谱特征及氧化还原性能研究 被引量：1
2
作者 孙世龙 张国芳 +5 位作者 束俊 郭瑞华 李一鸣 刘卓承 许剑轶 葛启录 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1883-1888,共6页
采用水热法合成Fe^(3+)、Al^(3+)、Co^(2+)及La^(3+)共掺杂纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)(x=0.00~0.05)固溶体,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(PL)、拉曼光谱(Raman... 采用水热法合成Fe^(3+)、Al^(3+)、Co^(2+)及La^(3+)共掺杂纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)(x=0.00~0.05)固溶体,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)以及与H2的程序升温还原反应(TPR)等方法对固溶体的微观结构、形貌、光谱特征和氧化还原活性进行系统表征及分析。XRD结果表明,Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体均呈CeO_(2)立方萤石结构,当掺杂量增加到x=0.04时,在36.6°处出现了微弱的Co_(3)O_(4)杂相,可以确定掺杂离子在CeO_(2)晶格中的固溶度x<0.04。样品的(111)衍射峰位向高角度偏移,表明掺杂离子引起晶格发生畸变。TEM及SEM结果显示样品为球形纳米颗粒,掺杂离子引起晶面间距变小。紫外吸收光谱表明,与纯CeO_(2)相比,掺杂样品的吸收边逐渐红移,在560~780 nm范围观察到掺杂离子的紫外吸收峰。掺杂引起样品能隙降低,从2.84 eV(纯CeO_(2))逐渐降低至2.10 eV(x=0.05)。其原因可归结为掺杂离子在CeO_(2)的价带和导带之间形成新的杂质能级,允许电子从价带跃迁到较低的杂质能级上,继而降低了跃迁能隙。由于掺杂离子引起晶格内部发生畸变以及氧空位比例增大,阻碍了电子的高能跃迁,也可引起能隙减小。荧光光谱证明,掺杂样品的发射峰强度明显降低。Raman光谱表明,掺杂引起F_(2g)峰位发生偏移,峰强减小,峰宽变大。同时,对应于氧空位峰的相对强度逐渐提高。荧光光谱及Raman光谱均证明掺杂离子引起固溶体晶格畸变程度增加,氧空位浓度提高。H_(2)-TPR测试表明,掺杂可以有效降低CeO_(2)的氧化还原反应温度,提高氧化还原活性,当x=0.03的样品表面还原温度最低,还原峰的面积最大,即氧化还原反应活性最佳,表明样品的氧化还原性能与晶粒尺寸、晶格缺陷及氧空位浓度密切相关。通过以上研究证明,四种离子共掺杂CeO_(2)能够有效修饰微观晶体结构,在较低掺杂浓度下即可显著改善样品的催化活性。 展开更多
关键词 纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体 共掺杂 氧空位 氧化还原活性
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水热法制备Ni/Zr_(0.4)Ce_(0.6)O_2-Al_2O_3催化剂上CH_4-CO_2重整反应研究:NiO含量的影响 被引量：5
3
作者 李春林 伏义路 卞国柱 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期468-472,共5页
采用水热合成法制备不同NiO含量的Ni Zr0 4 Ce0 6 O2 Al2 O3催化剂 ,使用X射线衍射 (XRD)和H2 的程序升温还原 (H2 TPR)对样品进行表征 ,研究了NiO的含量对催化剂结构和CH4 CO2 重整性能的影响。结构表征表明 ,少量Ni组分能在催化... 采用水热合成法制备不同NiO含量的Ni Zr0 4 Ce0 6 O2 Al2 O3催化剂 ,使用X射线衍射 (XRD)和H2 的程序升温还原 (H2 TPR)对样品进行表征 ,研究了NiO的含量对催化剂结构和CH4 CO2 重整性能的影响。结构表征表明 ,少量Ni组分能在催化剂表面分散并进入CeO2 ZrO2 固熔体晶格间隙而被固熔体包裹 ,并使固熔体晶粒变小 ,促进了固熔体的低温还原 ,而过量的NiO暴露在外生成NiO颗粒。活性测试结果表明 ,NiO含量少的样品活性随反应进行有较高的增长。选择适当空速 ,能使CH4 CO2 以 1∶1反应。 展开更多
关键词 水热法 制备 Ni/Zr0.4Ce0.6O2-Al2O3催化剂 氧化铝 掺杂 镍基催化剂 催化重整 铈锆固熔体 甲烷 二氧化碳
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Mg^(2+)掺杂Zn_(0.5)Cd_(0.5)S固溶体光催化剂的制备及光解水制氢 被引量：1
4
作者 程彩虹 彭绍琴 李越湘 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2012年第8期51-53,共3页
采用水热法制备了Cd0.5Zn0.5S和掺杂0.4%(摩尔百分数)Mg2+的0.4%Mg/Cd0.5Zn0.5S固溶体光催化剂。采用UV-Vis、XRD以及电化学等手段对催化剂进行表征,并考查催化剂可见光下分解水制氢的活性。结果表明:Mg2+掺杂提高了Cd0.5Zn0.5S固溶体... 采用水热法制备了Cd0.5Zn0.5S和掺杂0.4%(摩尔百分数)Mg2+的0.4%Mg/Cd0.5Zn0.5S固溶体光催化剂。采用UV-Vis、XRD以及电化学等手段对催化剂进行表征,并考查催化剂可见光下分解水制氢的活性。结果表明:Mg2+掺杂提高了Cd0.5Zn0.5S固溶体中光生电子和空穴的分离效率,大大提高了Cd0.5Zn0.5S固溶体光催化制氢的活性。 展开更多
关键词 光催化 制氢 Mg2+掺杂 Cd0.5Zn0.5S固溶体 可见光
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Ni^(2+)掺杂Cd_(0.5)Zn_(0.5)S固溶体制备及可见光分解水制氢研究 被引量：2
5
作者 吴琛 赵宝军 +4 位作者 王俊 谭鹏 谢志文 徐俊英 彭绍琴 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2021年第10期66-70,共5页
采用水热法制备了Cd_(0.5)Zn_(0.5)S和Ni ^(2+)掺杂Ni(m)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S固溶体光催化剂。通过XRD、UV-Vis漫反射光谱和电化学方法表征了催化剂的结构和光电性能,并考查了固溶体在以三乙醇胺为电子给体、可见光(λ≥420nm)照射下光... 采用水热法制备了Cd_(0.5)Zn_(0.5)S和Ni ^(2+)掺杂Ni(m)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S固溶体光催化剂。通过XRD、UV-Vis漫反射光谱和电化学方法表征了催化剂的结构和光电性能,并考查了固溶体在以三乙醇胺为电子给体、可见光(λ≥420nm)照射下光催化分解水制氢活性。结果表明,Ni ^(2+)掺杂后提高了催化剂对可见光的吸收,促进了光生电子-空穴的有效分离,有效提高了Cd_(0.5)Zn_(0.5)S固溶体的光催化制氢活性。当Ni ^(2+)的掺杂量为5%(摩尔百分数),反应体系NaOH浓度为_(0.5)mol/L时,催化剂活性最高,Ni(5)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S制氢活性为纯Cd_(0.5)Zn_(0.5)S固溶体的5倍。催化剂经15h反应具有良好的稳定性。 展开更多
关键词 Cd_(0.5)Zn_(0.5)S固溶体 Ni^(2+)掺杂 光催化 制氢
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铈锆固溶物载Pd催化剂的构造特征及其活性 被引量：1
6
作者 朱保伟 陈宏德 +1 位作者 田群 周克斌 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期241-246,共6页
以共沉淀法和滤纸作为模板剂的模板法制备铈锆固溶物 (Ce/Zr=1 )负载Pd催化剂 ,用XRD对其进行晶相分析 ,两种方法均形成立方萤石结构 .TPR实验揭示了滤纸模板法制备的铈锆固溶物高温老化催化剂更易被还原 .催化剂表面Pd的分散度和活性... 以共沉淀法和滤纸作为模板剂的模板法制备铈锆固溶物 (Ce/Zr=1 )负载Pd催化剂 ,用XRD对其进行晶相分析 ,两种方法均形成立方萤石结构 .TPR实验揭示了滤纸模板法制备的铈锆固溶物高温老化催化剂更易被还原 .催化剂表面Pd的分散度和活性评价实验表明 ,催化剂表面贵金属的分散度在一定程度上决定催化剂的活性 ,载体物性影响Pd的分散度 ,滤纸模板法制备的铈锆固溶物负载Pd催化剂有较高的Pd分散度 ,表现出比共沉淀法制备的铈锆固溶物负载Pd催化剂好的三效活性 . 展开更多
关键词 PD催化剂 活性 氧化铈 锆 热稳定性 促进剂 铈锆固溶物 制备方法
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阳极支撑型固体氧化物燃料电池的研制 被引量：1
7
作者 谢淑红 崔崑 +1 位作者 夏风 谢光远 《陶瓷学报》 CAS 2004年第1期38-42,共5页
详细介绍了使用流延法及丝网印刷法制备阳极支撑型中温SOFC单电池的工艺过程 ;采用固相反应法制备出Gd2 O3 掺杂CeO2(GDC) ,采用流延法制备阳极 ,采用丝网印刷法制备电解质层及阴极 ,对GDC的相成分进行了测试分析 ;对阳极和电解质烧结... 详细介绍了使用流延法及丝网印刷法制备阳极支撑型中温SOFC单电池的工艺过程 ;采用固相反应法制备出Gd2 O3 掺杂CeO2(GDC) ,采用流延法制备阳极 ,采用丝网印刷法制备电解质层及阴极 ,对GDC的相成分进行了测试分析 ;对阳极和电解质烧结后的孔隙密、密度及显微组织进行了表征。试验结果表明 ,采用流延法及丝网印刷法 ,通过选取合适的粉末原料 ,调整并优化制备过程的工艺参数 。 展开更多
关键词 阳极支撑型 固体氧化物燃料电池 研制 流延法 丝网印刷法 SOFC 掺杂
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三氧化二铝含量对Ni/Zr_(0.4)Ce_(0.6)O_2-Al_2O_3催化剂的CH_4-CO_2重整反应性能影响 被引量：6
8
作者 李春林 卞国柱 +3 位作者 伏义路 刘涛 谢亚宁 胡天斗 《分子催化》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期351-354,共4页
采用水热合成法 ,制备了不同 Al2 O3含量的 Ni/ Zr0 .4Ce0 .6 O2 - Al2 O3催化剂 .采用 X-射线衍射 (XRD)和扩展 X光吸收精细结构 (EXAFS) ,对催化剂样品进行结构表征 ;考察了 Al2 O3的加入对催化剂结构和 CH4- CO2 重整反应活性的影响 ... 采用水热合成法 ,制备了不同 Al2 O3含量的 Ni/ Zr0 .4Ce0 .6 O2 - Al2 O3催化剂 .采用 X-射线衍射 (XRD)和扩展 X光吸收精细结构 (EXAFS) ,对催化剂样品进行结构表征 ;考察了 Al2 O3的加入对催化剂结构和 CH4- CO2 重整反应活性的影响 .结构表征和活性测试表明 ,催化剂中存在的主要晶相是 Zr0 .4Ce0 .6 O2 . Al2 O3的加入 ,使催化剂颗粒度变小 ,镍的分散度提高 ,并使反应活性有明显改进 ;而过量 Al2 O3的加入 。 展开更多
关键词 NI基催化剂 水热合成法 CH4 CO2 铈锆固熔体 Al2O3助剂 甲烷 二氧化碳 催化重整 合成气 镍基催化剂 氧化铝助剂
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Ce-Zr固溶体的纯度及其在三效催化剂中的作用 被引量：39
9
作者 肖莉 林培琰 +1 位作者 杨志柏 汪文栋 《分子催化》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期81-86,共6页
采用溶胶 -凝胶法和有机溶剂分解法 ,制备了 Ce- Zr固溶体 .应用 XRD和 L RS谱测试 ,详细研究了经不同温度焙烧后固溶体的结构、晶相和热稳定性 ,并进行了储氧量、比表面积的测定和催化活性评价 .结果表明 ,XRD和 L RS相结合 ,可以较好... 采用溶胶 -凝胶法和有机溶剂分解法 ,制备了 Ce- Zr固溶体 .应用 XRD和 L RS谱测试 ,详细研究了经不同温度焙烧后固溶体的结构、晶相和热稳定性 ,并进行了储氧量、比表面积的测定和催化活性评价 .结果表明 ,XRD和 L RS相结合 ,可以较好地表征固溶体的结构和纯度 ;固溶体的纯度、晶相和储氧量与制备方法有直接关系 ,溶胶 -凝胶法能制得纯度高的萤石型富铈固溶体 ,并且储氧量高 ,但热稳定性较有机溶剂分解法制得的固溶体差 ;含富铈固溶体的三效催化剂老化后的催化活性明显高于含纯 Ce O2 展开更多
关键词 Ce-Zr固溶体 储氧量 三效催化剂 汽车 锆 铈
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