氧化物燃料电池(ＳＯＦＣ)材料/PbTiO3/ZnO纳米复合材料/PbTiOs/CdS纳米复合材料-齐岳定制
氧化物燃料电池(ＳＯＦＣ)材料/PbTiO3/ZnO纳米复合材料/PbTiOs/CdS纳米复合材料-齐岳定制
钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构,尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能,被应用或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域,成为化学、物理和材料等领域的研究热点。
钙钛矿结构
钙钛矿型复合氧化物因具有天然钙钛矿(ＣａＴｉＯ3)结构而命名,与之相似的结构有正交、菱方、四方、单斜和三斜构型。标准钙钛矿结构中,Ａ2+和Ｏ2＿离子共同构成近似立方密堆积,Ａ离子有12个氧配位,氧离子同时有属于8个ＢＯ6八面体共享角,每个氧离子有6个阳离子(4Ａ～2Ｂ)连接,Ｂ2+离子有6个氧配位,占据着由氧离子形成的全部氧八面体空隙。钙钛矿结构的对称性较同种原子构成的较紧密堆积的对称性低,Ａ、Ｂ离子大小匹配。各离子半径间满足下列关系:
其中ＲＡ、ＲＢ、ＲＯ分别为Ａ离子、Ｂ离子和Ｏ2-离子的半径,但也存在不遵循该式的结构,可由Ｇｏｌｄ ｓｃｈｍｉｄｔ容忍因子ｔ来度量:
理想结构只在ｔ接近1或高温情况下出现,多数结构是它的不同畸变形式,这些畸变结构在高温时转变为立方结构,当ｔ在0.77～1.1,以钙钛矿存在;ｔ<0.77,以铁钛矿存在;ｔ>1.1时以方解石或文石型存在。
钙钛矿型氧化物材料的研究进展
标准钙钛矿中Ａ或Ｂ位被其它金属离子取代或部分取代后可合成各种复合氧化物,形成阴离子缺陷或不同价态的Ｂ位离子,是一类性能优异、用途广泛的新型功能材料。
固体氧化物燃料电池(ＳＯＦＣ)材料
钙钛矿氧化物燃料电池ＳＯＦＣ有以下优点:(1)全固态结构,不存在液态电解质所带来的腐蚀和电解液流失等问题;(2)无须使用贵金属电极,电池成本大大降低;(3)燃料适用范围广;(4)燃料可以在电池内部重整。通过电极材料中的掺杂来提高活性,优化碱锰电池的充放电性能(参见表1)。用含锰的钙钛矿氧化物作为碱性溶液中的阴极材料,获得了好的结果。因为元素锰的ｄ电子结构在锰的三价和四价两种氧化物之间快速传递,表现出很高的电子导电性及良好的电极可充性[5]。通过掺杂Ｐｂ、Ｃｏ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ等元素的复合钙钛矿结构,获得掺杂后的改性电极材料,Ｐｂ的掺入会对Ｍｎ—Ｏ的成键状态和ＭｎＯ2晶格内的结晶水产生影响,使Ｍｎ2ｐ3.2能级产生化学位移,结合能增大,Ｍｎ—Ｏ离子性增加,共价性减小。经过对改性电极的充放电机理实验,纳米掺杂后电池的放电容量提高40%以上[6]。Ｌａ1-ｘＳｒｘＦｅ1-ｙＣｏｙＯ3作为一种混合导体材料,具有优良的电子导电性能和离子导电性能,与Ｌａ0.9Ｓｒ0.1Ｃａ0.8Ｍｇ0.2Ｏ3、Ｃｅ0.9Ｇｄ0.1Ｏ1.95等新一代中温固体氧化物电解质有很好的相容性。因此,Ｌａ1-ＸＳｒｘＦｅ1-ｙＣｏｙＯ3体系材料是一种很有发展前景的中温ＳＯＦＣ阴极材料[7]。Ｍａｔｈｅｒ等[8]用硝酸盐与尿素熔融燃烧法制备了金属阳极陶瓷材料Ｎｉ ＳｒＣｅ0.9Ｙｂ0.1Ｏ3-δ,实验结果表明Ｃｏ的加入可降低烧结温度,可获得高的阳极孔隙率有利于阳极和电解质的吸附,经分析阳极上的亚微孔结构微粒由镍和钙钛矿粒子组成。
然而,现有钙钛矿型复合氧化物的离子电导率低,高温下呈现电子或氧离子导电性。在燃料电池应用研究中,高温下器件可稳定运行,但器件的效率或功率较低。以钙钛矿型复合氧化物为电解质时,须在大于700℃的高温下使用。因此,离子导电性高、温度使用范围宽的固体电解质及电极材料研究是今后的主要目标。现有的基质材料ＭｎＣｅＯ3因稳定性和机械强度的问题,实现实用化仍存在一定难度;基质材料ＭｎＺｒＯ3虽具有较高的稳定性和机械强度,但材料离子电导率低,其燃料电池的功率很难满足要求。
钛酸锶(SrTiO_3)晶体钙钛矿型绝缘体材料
稀土掺杂钛酸锶纳米粉体
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硅烷偶联剂修饰钛酸钾晶须材料
钛酸钾晶须高性能复合材料
高强度钛酸钾晶须包覆纳米碳酸钙
六钛酸钾晶须/聚醚醚酮复合材料
钛酸钾晶须增强聚酰亚胺材料
钛酸钾晶须/硅橡胶复合材料
Al2O3纤维中掺杂ZrO2纤维/六钛酸钾晶须材料
钛酸钾晶须包覆纳米碳酸钙
高强度六钛酸钾晶须多孔陶瓷材料
钛酸钾晶须/玻璃纤维/苯并噁嗪混杂复合材料
钛酸钾晶须对Cu(Ⅱ),Pb(Ⅱ),Cd(Ⅱ)吸附材料
钛酸钾晶须对石墨-硼酸系固体润滑膜
钛酸钾晶须(K2Ti6O13)对聚丙烯(PP)填充材料
纳米碳酸钙包覆六钛酸钾晶须
LaNiO_3/(Bi4Ti3O12) 酸铋异质薄膜
铋系层状钙钛矿材料
Bi4Ti3O12纳米粉体
Bi3.25Sm0.75Ti3O12纳米线
钙钛矿Bi4Ti3O12纳米片和软铋矿Bi12TiO20)微纳复合物
钛酸铋(Bi4Ti3O12,BiT)纳米材料
掺杂钛酸铋陶瓷和薄膜材料
层状钙钛矿相钛酸铋(Bi4Ti3O12)材料
可见光响应的钛酸铋材料
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La^3+、Nd^3+掺杂Bi4Ti3O12纳米薄膜
层状类钙钛矿材料钛酸铋(Bi4Ti3O12)
钛酸铋基赝钙钛矿结构薄膜
Bi系层状钙钛矿薄膜
层状钙钛矿Bi4Ti3O12(BTO)铁电陶瓷材料
层状、花形和棒状钛酸铋纳米材料
钛酸铋基钙钛矿复合氧化物
铋系层状钙钛矿结构的光催化材料
层状钙钛矿型结构的Bi4Ti3O12x铁电薄膜
钛酸铋(Bi4Ti3O12)基铁电薄膜
钛酸铋(Bi4Ti3O12)陶瓷靶材材料
Pt/Ti/SiO2/Si衬底钛酸铋(Bi4Ti3O12)薄膜
高纯Bi4Ti3O12钛酸铋纳米粉体
镧掺杂钛酸铋粉体
铈(Ce)元素掺杂钛酸铋(Bi4Ti3O12)材料
钛酸铋(Bi4Ti3O12)铁电薄膜
摻杂Bi4Ti3O12铁电陶瓷
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