Preparation and Performance of Novel Ceramic Interconnect Materials （Pr0.5Nd0.5）0.7Cao.aCrO3-δ-Sm0.1Gd0.1Ce0.8O1.9

采用络合燃烧法制备（Pro5Ndo5）07Ca0.3CrO3-δ（PNCC）-Sm0.1 Gd 0.1Ce0.8O2-δ（SGDC）复合陶瓷连接材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对烧结体的物相和微观结构进行了表征,采用四端探针法测量电导率。结果表明：PNCC和SGDC在高温烧结时具有稳定的物相和良好的化学相容性,SGDC掺杂量为5％（质量分数）的样品,在1400℃烧结5h,相对密度高达97．1％;700℃时,烧结陶瓷体在空气和氢气气氛中的电导率分别为47S／cm和4S／cm;室温至1000℃范围内,样品的热膨胀系数为10．4×10^-6 K^-1,与中温电解质的热膨胀系数接近,说明SGDC掺杂的PNCC体系有望成为良好的中温固体氧化物燃料电池复合连接材料。     

用于固体氧化物燃料电池的Zn掺杂BaZr0.7Pr0.1Y0.2O3-δ质子导体电解质的制备与性能

采用柠檬酸–硝酸盐燃烧法制备了质子导体固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质材料BaZr0.7Pr0.1Y0.2O3–δ(BZPY)和BaZr0.7Pr0.1Y0.16Zn0.04O3–δ(BZPYZn)。研究了Zn掺杂对材料烧结、热膨胀系数和电性能的影响;利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品物相和微观结构进行了表征。结果表明:BZPYZn经1 100℃煅烧5h后呈单一的钙钛矿结构。随烧结温度的升高(从1 300℃到1400℃),BZPYZn陶瓷体的晶粒尺寸增大,而孔隙率减小;1350℃保温5h烧结的BZPYZn陶瓷样品的相对密度达到97.3%;500～800℃范围内,离子电导率介于10–3～10–2S/cm之间。室温至1 000℃范围内,样品的热膨胀系数为9.2×10–6/K,表明其与电极材料(Ni)的热匹配性好。预示BZPYZn有望成为良好的质子传导型中温SOFC电解质材料。     

溶胶–凝胶法制备(Na0.50+xK0.50-2xLix)Nb0.9Ta0.1O3无铅压电陶瓷及其性能

采用溶胶–凝胶法制备Li+取代(K0.5Na0.5)+及Ta5+取代Nb5+的(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷粉体,采用无压烧结工艺制备(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3(x=0,0.02,0.04)陶瓷样品。研究了前驱体煅烧温度对陶瓷粉体物相组成的影响。分析了不同Li+掺杂量对样品物相组成、微观结构、体积密度及电学性能的影响。结果表明:前驱体的最佳煅烧温度为600℃,通过透射电子显微镜分析陶瓷粉体的粒径为49 nm;不同Li+掺杂量制备的(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3陶瓷样品均为正交相钙钛矿结构;随着Li+掺杂量的增加,(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3陶瓷的体积密度先增大后减小,介电常数逐渐升高,压电常数先降低再升高,剩余极化强度逐渐升高。Li+掺杂量x为0.04时样品的压电常数(d33=94 pC/N)、相对介电常数(εr=684.33)及剩余极化强度(Pr=98.27μC/cm2)较好。     

Cr缺位对Pr0.7Ca0.3CrO3-δ 基连接材料性能的影响

采用柠檬酸燃烧法合成一系列Pr_(0.7)Ca_(0.3)Cr_(1-x)O_(3-δ)连接材料,利用X射线衍射和扫描电子显微镜对材料的物相和微观形貌进行表征,四端子探针法测量样品的电导率,热膨胀仪测定热膨胀系数。结果表明:Cr缺位对材料Pr_(0.7)Ca_(0.3)CrO_(3-δ)物相结构没有影响;Cr缺位提高材料的烧结性能。x=0.07的样品,1400℃烧结5h,相对密度达98%;700℃时,样品在空气和氢气气氛的电导率分别为34和17S/cm;样品的热膨胀系数为9.6×10~(–6)/K,与YSZ(8mol%Y_2O_3-ZrO_2)电解质的热膨胀系数接近。意味着Cr缺位Pr_(0.7)Ca_(0.3)Cr_(1-x)O_(3-δ)材料体系是固体氧化物燃料电池有潜力的陶瓷连接材料。     

Y_(0.08)Sr_(0.92)Ti_(1–x)Fe_xO_(3–δ)混合导体材料的电子–离子阻抗行为

采用溶胶–凝胶法制备Y_(0.08)Sr_(0.92)Ti_(1–x)Fe_xO_(3–δ)(x=0.2,0.3,0.4,0.5)混合导体材料,用X射线衍射(XRD)分析该材料的物相组成,采用交流阻抗法和电子阻塞电极法分别测定材料的总电导率与离子电导率,研究铁含量对Y_(0.08)Sr_(0.92)Ti_(1–x)Fe_xO_(3–δ)混合导体材料的结构、电性能及阻抗行为的影响。结果表明:样品均为单一立方相钙钛矿结构;在测试温度范围内,随Fe掺杂量增加,Y_(0.08)Sr_(0.92)Ti_(1–x)Fe_xO_(3–δ)的总电导率和离子电导率都随着温度的升高而增大。800℃以下,Y_(0.08)Sr_(0.92)Ti_(1–x)Fe_xO_(3–δ)(x=0.2,0.3,0.4,0.5)的总电导率为0.017~0.110 S·cm–1,离子电导率为0.010~0.024 S·cm–1。     

固体氧化物燃料电池Sr_2MgMoO_(6–δ)阳极材料制备及电导性能

通过溶胶–凝胶热分解法制备了Sr2MgMoO6–δ(SMMO)阳极粉体。对粉体的物相和微观组织进行分析,研究了SMMO的烧结活性及烧结后在不同气氛中的电导率。结果表明:1450℃烧结12h后,SMMO形成完整的双钙钛矿相;100MPa压力下的SMMO形成致密的陶瓷块体。能谱分析显示实验组分的摩尔比与理论值吻合。SMMO在空气气氛中的电导率较低,800℃的电导率为1.3×10–3S/cm,导电活化能为136.4kJ/mol;在H2气氛中的电导率大大增强,800?C的电导率为0.41S/cm,导电活化能降低到12kJ/mol,表现出很好的导电性。     

凝胶注模工艺制备三维多孔Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3固态电解质

三维多孔固态电解质是连续型复合电解质的骨架部分。采用共沉淀法制备Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3固态电解质粉体,再通过凝胶注模工艺合成了Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3多孔坯体,并在不同温度下烧结,比较了烧结体的物相组成、显微形貌、收缩率、孔隙率、电导率和激活能。结果表明:在900℃以上烧结,坯体发生明显的致密化,并且产生更多的杂相,其致密度升高而电导率降低。在800℃烧结的样品,孔隙率在50%以上,具有6.94×10–5 S/cm的电导率,激活能为0.27 eV。所得多孔坯具有较高的孔隙率和电导率,使其适合作为三维有机–无机复合固态电解质的陶瓷框架。     

La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3–δ)–Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)复合阴极的制备及性能表征

分别采用凝胶浇注法和甘氨酸–硝酸盐法制备La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3–δ(LSCF)粉体与Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)粉体,随后制备出不同比例的LSCF–SDC复合阴极。用X射线衍射分析粉体的化学稳定性,用扫描电子显微镜观察复合阴极的微观结构,在500～800℃范围内测量其热膨胀系数和电导率。采用丝网印刷法将LSCF–SDC涂覆在SDC电解质片上,在1100℃烧结4h。用交流阻抗法在600～800℃范围内测量不同成分的LSCF–SDC复合阴极和SDC电解质的交流阻抗谱。结果表明:LSCF和SDC粉体具有良好的化学相容性,烧结体具有多孔结构,LSCF–SDC复合阴极与SDC电解质可形成良好的接触界面。SDC的加入在降低阴极材料的热膨胀系数的同时还保持了其本身较高的电导率,在中温范围内,电导率达到500S/cm以上。复合阴极的极化电阻随着SDC的含量增加而减小,当SDC含量为30%时,复合阴极的极化电阻最小,在700℃空气中测试得到的界面电阻为0.32Ω·cm2。     

Bi2Cu0.1–xWxV0.9O5.35–δ的结构和氧离子导电性能

用乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid,EDTA)–柠檬酸溶胶–凝胶法制备出具有单一Aurivillius结构的Bi2Cu0.1–xWxV0.9O5.35–δ(x=0,0.02,0.05,0.08)陶瓷。用X射线衍射、扫描电镜、差热分析、交流阻抗谱法等方法研究了陶瓷样品的晶体结构、显微结构和氧离子导电性能。结果表明:钨离子含量对陶瓷样品的晶体结构有明显的影响,但对显微结构的影响不显著。在室温下,x≤0.05时,陶瓷样品为四方结构,x=0.08的陶瓷样品转变为正交结构。钨离子含量对室温下为四方结构的陶瓷样品(x≤0.05)的γ’–γ相变动力学过程有显著影响。x≤0.05时,增加钨离子的含量可以提高陶瓷样品的氧离子电导率,x=0.05的陶瓷样品在600℃时的氧离子电导率达到0.14S/cm。     

Sc_2O_3-Sm_2O_3共掺杂CeO_2基电解质的电导率和还原稳定性

以Ce(NO3)3·6H2O、Sm2O3和Sc2O3等为原料,采用凝胶浇注法制备出了不同组成的Ce0.8Sm0.2–xScxO2–δ(CSSO)粉体,并压制、烧结制得CSSO烧结体试样。对所制备CSSO粉体的相结构及烧结体的致密度、电导率等进行了测试,考察了Sm2O3和Sc2O3共掺杂对Ce元素价态稳定性的影响。结果表明:凝胶浇注干凝胶在800℃煅烧3 h可获得具有单一萤石结构的CSSO粉体,其成形压坯经1 500℃烧结后相对密度可达97.13%;CSSO烧结体的电导呈P型导体特征,组成为Ce0.8Sm0.15Sc0.05O2–δ的烧结体试样的电导率最高,在600℃时可达1.92×10–2 S/cm。适量掺杂Sc可提高CSSO电解质在还原气氛中的稳定性。     

Preparation and Properties of （Na0.50＋xK0.50-2xLix）Nb0.9Ta0.1O3 Lead-Free Piezoelectric Ceramics by Sol-Gel Method

采用溶胶–凝胶法制备Li＋取代（K0.5Na0.5）＋及Ta5＋取代Nb5＋的（K0.5Na0.5）NbO3陶瓷粉体,采用无压烧结工艺制备（Na0.50＋xK0.50–2xLix）Nb0.9Ta0.1O3（x=0,0.02,0.04）陶瓷样品。研究了前驱体煅烧温度对陶瓷粉体物相组成的影响。分析了不同Li＋掺杂量对样品物相组成、微观结构、体积密度及电学性能的影响。结果表明：前驱体的最佳煅烧温度为600℃,通过透射电子显微镜分析陶瓷粉体的粒径为49nm;不同Li＋掺杂量制备的（Na0.50＋xK0.50–2xLix）Nb0.9Ta0.1O3陶瓷样品均为正交相钙钛矿结构;随着Li＋掺杂量的增加,（Na0.50＋xK0.50–2xLix）Nb0.9Ta0.1O3陶瓷的体积密度先增大后减小,介电常数逐渐升高,压电常数先降低再升高,剩余极化强度逐渐升高。Li＋掺杂量x为0.04时样品的压电常数（d33=94pC/N）、相对介电常数（εr=684.33）及剩余极化强度（Pr=98.27μC/cm2）较好。     

Ce0.8 Y0.1 Gd0.1 O1.9电解质的制备及其性能研究

通过溶胶凝胶法制备了Y、Gd共同掺杂的CeO2粉末(Ce0.8Y0.1 Gd0.1O1.9,CYG).并将制得的粉末经1400℃下高温烧结4h得到相应的CYG电解质烧结体.对CYG粉末及烧结体进行了相应的性能测试.实验结果表明:用溶胶凝胶法成功制备出了纳米CYG粉末,所得CYG粉末具有良好的烧结活性,1400℃下烧结所得电解质材料烧结体的相对密度达到95.8%.电导率的测试表明,CYG电解质烧结体在中温范围有较高的电导率,800℃时,其电导率达到了0.084S·cm-1.     

La_(0.8–x)Ba_xSr_(0.2)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3–δ)阴极材料的结构与性能

采用溶胶–凝胶法制备了La0.8–xBaxSr0.2Co0.8Fe0.2O3–δ(LBSCF)阴极粉体。对LBSCF的晶体结构、材料表面的化学状态、烧结体的断面微结构及电导率进行了表征。用交流阻抗谱法在550~700℃范围测试了LBSCF-30%SDC(Sm0.2Ce0.8O1.9)复合阴极的电化学性能。结果表明:LBSCF粉体主晶相为六方晶系钙钛矿结构,存在少量的第二相。XPS结果显示,Ba2+掺杂不影响A位离子(La3+、Ba2+、Sr2+)的价态,但对B位离子的价态有不同的影响:x=0.10的样品中,钴离子以Co3+和Co4+混合价态存在,其余样品中以低氧化态(Co3+和Co2+混合价)或Co3+价存在;铁离子以高氧化态(Fe3+和Fe4+)存在。在500~700℃空气气氛中,LBSCF的电导率均超过700 S/cm,在同一温度下,电导率随着Ba2+掺杂量的增加而增大。x=0.20的样品在500℃时,电导率最大可达1.59×103 S/cm。随着Ba2+含量增加,极化电阻减小,x=0.20时,复合阴极LBSCF-30%SDC的极化电阻最小,700℃时的极化电阻为0.20?·cm2。     

Sm1-xSrxFe0.7Cr0.3O3-δ 陶瓷的导电性能与热膨胀性能

本文探讨了采用离子半径较小的Sm~(3+)代替La_(0.3)Sr_(0.7)Fe_(1-x)Cr_xO_(3-δ)中的La~(3+)以降低这类阴极材料热膨胀系数的可行性。采用甘氨酸-硝酸盐法合成了Sm_(1-x)Sr_xFe_(0.7)Cr_(0.3)O_(3-δ)(x=0.5~0.7)粉体,在1350°C下烧结得到陶瓷样品。测试结果表明,陶瓷样品的相对密度均达到95%以上;在700°C下,陶瓷样品的电导率为~44 S×cm~(-1);在40°C~1000°C温度范围内,陶瓷样品的平均热膨胀系数为12.8×10~(-6)K~(-1)~14.1×10~(-6)K~(-1)。     

Y2-xLaxMo3O12陶瓷的制备及其热膨胀性能

以分析纯Y2O3、La2O3和MoO3为原料,采用固相反应法制备Y2–xLaxMo3O12(0≤x≤2.00)系列陶瓷。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、能谱仪、热重分析仪和热机械分析仪对样品的物相组成、微观结构、吸湿性和热膨胀特性进行了表征。结果表明:在750℃烧结10 h可制备得到Y2–xLaxMo3O12(0≤x≤2.00)系列陶瓷;Y2–xLaxMo3O12(0≤x≤2.00)陶瓷断面晶粒呈不规则多边形,为多孔结构。热重分析发现:Y2Mo3O12陶瓷易吸湿,掺入La后吸湿现象消失。在178～600℃测试温度范围内,随La掺入量增加,Y2–xLaxMo3O12(0≤x≤2.00)系列陶瓷样品的热膨胀系数呈增大趋势。     

Eu掺杂对Bi5Fe0.5Co0.5Ti3O15陶瓷电磁性能的影响

用传统固相烧结法制备了Bi5–xEuxFe0.5Co0.5Ti3O15(BEFCT–x:x=0,0.35,0.55,0.85)陶瓷样品,对比研究了它们的结构和电磁性能。X射线衍射分析表明:掺杂未导致明显杂相,材料的剩余极化(2Pr)随掺杂量的增加呈先增加后减小的变化趋势,在Eu掺杂量为0.55时,材料的2Pr达到最大值,为11.2μC/cm2,升幅达143%,可以由Eu掺杂导致氧空位的抑制和铋氧层的破坏所形成的竞争机制解释。随Eu含量的增加,材料的剩余磁化单调上升,最大达到0.28 A m2/kg,比未掺杂时增加了2个数量级,从晶格失配、耦合增强以及共生结构等方面的综合效果解释了这一现象。材料的介电温度谱显示,Eu掺杂未明显损害材料的热稳定性,Eu掺杂所导致的介电损耗行为可能与氧空位或其他点缺陷有关联。     

Li2CO3掺杂对0.2PMN-0.8PZT陶瓷的影响

利用铌铁矿预产物合成法,研究不同温度烧结下Li2CO3掺杂对0.2 PMN-0.8PZT压电陶瓷(简称PLC)的相结构和电性能的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的分析结果表明,掺杂LiCO3的0.2PMN-0.8PZT压电陶瓷经不同温度煅烧后,所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相,并随着烧结温度的升高,PLC的相结构有由四方相向菱方相转变的趋势。通过0.2PMN-0.8PZT压电陶瓷掺杂LiCO3煅烧后的微观形貌、介电常数、压电性能、铁电性能的分析,发现经1200℃烧结的样品的介电和压电性能最佳:介电常数(εr)为38512,室温压电常数(d33)为300 pC/N,剩余极化强度(Pr)为31.3 C/cm2,矫顽电场(Ec)为7.5 kV/cm。     

ZBL低温助烧Ca_(0.6)La_(0.8/3)TiO_3-Li_(0.5)Nd_(0.5)TiO_3微波介质陶瓷

通过XRD衍射仪、SEM扫描电镜表征掺杂ZnO-B_2O_3-Li_2O_3(ZBL)低软化点玻璃助烧剂的Ca_(0.6)La_(0.8/3)TiO_3-Li_(0.5)Nd_(0.5)TiO_3(CLLNT)陶瓷样品的物相组成及结构,研究ZBL玻璃的掺杂量对CLLNT样品烧结性能及微波介电性能的影响。研究表明:加入助烧剂(ZBL)后,CLLNT陶瓷的烧结温度降低至950℃;添加9 wt%ZBL玻璃的CLLNT陶瓷在950℃烧结3h,能够获得较好的介电性能:ε_r=82,tanδ=0.0026,τ_f=16 ppm/℃(1 MHz)。     

固体氧化物燃料电池阳极材料La_xSr_(2–x)MgMoO_(6–δ)的结构与电化学性能

通过柠檬酸络合法合成了La_xSr_(2–x)MgMoO_(6–δ)(LSMM)阳极材料。利用X射线衍射和扫描电子显微镜分析样品的物相结构、微观形貌及与电解质的化学相容性,采用四端引线法测试材料的电导率,利用电化学工作站测试其阳极阻抗特性,并以La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_3(LSGM)为电解质、PrBaCo_2O_(5+δ)为阴极制备了单电池,测试功率密度。结果表明:空气中La的掺杂量小于0.2(摩尔分数)时,还原后La的掺杂量可以达到0.6,La的掺杂导致晶胞体积增大。La掺杂的Sr_2MgMoO_6(SMMO)与电解质LSGM、Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2–δ)(GDC)在1 250℃煅烧10 h,均没有杂质相生成,具有良好的化学相容性。La掺杂显著提高了SMMO的电导率,800℃、5%H2/Ar气氛中,La_(0.6)Sr_(1.4)MgMoO_(6–δ)的电导率为40 S/cm。La的掺杂降低了阳极材料的极化电阻,提高了电池功率密度。     

Ca0.95-xCu0.05(Na0.5Bi0.5)xMoO4微波介质陶瓷的制备及性能

随着当下5G和6G技术的高速发展,开发出具有适中的介电常数,较高的品质因数,接近0的谐振频率温度系数的陶瓷已是当下研究的重点。通过固相法制备Ca_0.95–xCu_0.05(Na_0.5B_i0.5)_xMo O₄微波介质陶瓷,研究烧结温度和组分变化对陶瓷微波介电性能的影响。当烧结温度为640℃、x为0.5时综合微波介电性能较好,此时陶瓷的ε_r=15.8,Q_f=21 361 GHz,τ_f=?3.8×10^?6/℃。通过X射线衍射仪、Raman光谱仪、扫描电子显微镜研究了微波介电性能变化的机理。Ca_0.45Cu_0.05(Na_0.5Bi_0.5)_0.5Mo O₄陶瓷与Al电极共烧结果显示有较好的相容性,表明Ca_0.95?xCu_...