2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、眾所周知,固體電解質(zhì)是一類重要的功能材料。它們?cè)谌剂想姵兀瘜W(xué)傳感器,氫、氧氣的電解制備、分離和提純,分子泵,氮的氧化物消除器,硫化氫消除器,有機(jī)物的催化氫化和脫氫,核聚變反應(yīng)堆廢氣中的重氫、超重氫等氫的同位素氣體的回收利用,常壓合成氨等方面具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
   由于中溫電化學(xué)裝置兼有高溫和低溫電化學(xué)裝置的許多優(yōu)點(diǎn),因而,尋求中溫下工作的電解質(zhì)材料成為開(kāi)發(fā)這類中溫電化學(xué)裝置的關(guān)鍵。最近一種新型中溫(10

2、0~400℃)質(zhì)子導(dǎo)體—焦磷酸鹽(AP2O7)引起了人們的極大興趣。Kwonetal.等發(fā)現(xiàn)焦磷酸錫(SnP2O7)在中溫下質(zhì)子電導(dǎo)率高于10-2S.cm-1且難溶于水、熱穩(wěn)定性也較高。王紹榮等研究了CeP2O7在50~250℃溫度范圍之內(nèi)的電導(dǎo)率及燃料電池性能。做為家族成員之一的ZrP2O7及其離子摻雜化合物,至今其中溫下的離子導(dǎo)電性、應(yīng)用幾乎還沒(méi)有報(bào)道。
   本文通過(guò)固相法、共沉淀法分別合成了Zr1-xMxP2O7(M=I

3、n、Zn、Sc)單摻雜系列離子導(dǎo)體,對(duì)其進(jìn)行了表征。結(jié)果表明該系列樣品均為單一立方相結(jié)構(gòu)。以該系列樣品為固體電解質(zhì)、多孔鉑為電極,采用交流阻抗譜、同位素效應(yīng)、氣體濃差電池等方法研究了各樣品在中溫下的導(dǎo)電性能。
   至今尚未見(jiàn)到ZrP2O7及摻雜化合物做為電解質(zhì)進(jìn)行燃料電池性能的研究報(bào)道。本文研究了Zr1-xInxP2O7系列樣品的燃料電池性能。此外,ZrP2O7離子摻雜化合物的陶瓷還未見(jiàn)報(bào)道,本文還采用固相法、共沉淀法合成了Z

4、n、Sc摻雜的ZrP2O7系列陶瓷樣品,并用電化學(xué)方法測(cè)試了其離子導(dǎo)電性能。
   本論文的主要研究工作及結(jié)果如下:
   1、探索了ZrP2O7母體的合成條件,X射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及交流阻抗測(cè)試結(jié)果表明,樣品在本實(shí)驗(yàn)室條件下的最佳合成條件為:Pini/Sn為3.0,700℃燒結(jié)2h。
   2、以上述最優(yōu)條件為合成路線,合成了Zr1-xInxP2O7(x=0.03,0.06,0.0

5、9,0.12)系列樣品。研究了樣品在100~300℃時(shí)的電性能。研究發(fā)現(xiàn),在100~300℃溫度下樣品的電導(dǎo)率受In3+摻雜影向:σ(x=0.03)<σ(x=0.12)<σ(x=0.06)<σ(x=0.09);在100~250℃下濕潤(rùn)氫氣氣氛中各樣品幾乎是純的離子導(dǎo)體,Zr0.91In0.09P2O7樣品的燃料電池測(cè)試結(jié)果表明在175℃時(shí)最大輸出功率密度為16.9mW.cm-2。表明x=0.09的樣品是一個(gè)潛在的中溫燃料電池的電解質(zhì)材料

6、。
   3、制備了Zr1-xZnxP2O7(X=0.00,0.03,0.06,0.10)系列電解質(zhì)樣品。XRD測(cè)試表明,Zr1-xZnxP2O7的摻雜限度為6mol%。摻雜離子濃度x對(duì)樣品電導(dǎo)率有著顯著的影響:σ(x=0.00)<σ(x=0.03)<σ(x=0.10)<σ(x=0.06)。x=0.06的樣品在濕潤(rùn)H2氣氛中600℃下,電導(dǎo)率達(dá)到最大值1.85×10-4S.cm-1,主要表現(xiàn)為質(zhì)子導(dǎo)電,同時(shí)具有一定程度的氧離子導(dǎo)

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