CeO2基-非化学计量LaGaO3基复合电解质的界面调控及导电性能

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21471022
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0305.结构化学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Interfacial structure has an significant influence on oxygen-ion transport and storage. To manipulate the compositions, structures and chemical defects of grain boundary/interface by using grain-boundary effect of the polycrystalline materials and interfacial effect of the composite materials, and explore its structure-activity relationships are important subjects in material area. In this project, we perform the first principles calculations of the effects of A- and B-site non-stoichiometry on crystal structures, bands and oxygen defects in LaGaO3(ABO3) perovskite materials. The LaGaO3 based materials with different particle sizes, contents and non-stoichiometries are introduced into CeO2 based electrolytes by several approaches, and its effects on grain boundary phases, space charge layers, sintering densification and electrical properties of the high-pure/impure CeO2 based electrolytes are investigated. Our efforts are manipulate the interfacial structure of composite electrolyte from three aspects that including the nonstoichiometry modulation to microstructure in LaGaO3, the structure differences between the CeO2 and LaGaO3 phases, and the concept of nanocomposite electrolyte. We clarify the driving factors of the ionic single/double diffusion by hetero-interfaces, and the impurity ionic distribution among the the grain boundary or grain interior. We attempt to manipulate the formation and evolution processes of the compounds and defects in interfaces. The optimum experimental condition and sintering process are explored to prepare the nano dense composite ceramics. Our ultimate aim is to effectively reduce the grain boundary/interface resistances, and obtain high performance composite oxide electrolyte materials.
界面结构影响氧离子的输运与存储。利用多晶材料的晶界特性和复合材料的界面效应,控制晶界/界面的组成、结构和缺陷,探索其构效关系是材料科学研究的重要课题。本项目针对钙钛矿LaGaO3材料中A位和B位的非化学计量对晶体结构、能带及缺陷的影响,利用第一性原理进行计算。采用多种方法将不同颗粒尺寸、不同质量比及不同非化学计量LaGaO3基材料引入CeO2基电解质,考察其对高纯/非纯CeO2基电解质的晶界相、空间电荷层效应、烧结致密化和电性能的影响。利用LaGaO3基非化学计量对微结构的调变、CeO2和LaGaO3两相结构的差异及纳米复合的理念调控复合电解质的界面结构;明确异质界面离子单/双向扩散的驱动因素及杂质离子在晶界或晶粒内分布;控制界面化合物及缺陷的形成与演变规律。探索改进和优化实验条件及材料的烧结工艺,制备纳米化致密复合陶瓷。旨在降低材料的晶界/界面电阻,获得高性能的复合氧化物电解质材料。

结项摘要

界面结构影响氧离子的输运与存储。利用多晶材料的晶界特性和复合材料的界面效应,控制晶界/界面的组成、结构和缺陷,探索其构效关系是材料科学研究的重要课题。本项目针对钙钛矿LaGaO3材料中A位和B位的非化学计量对晶体结构、能带及缺陷的影响,采用溶胶凝胶方法制备 (La0.9Sr0.1)x(Ga0.9Mg0.1)yO3-δ((LS)x(GM)y,x = 0.97,1.00,1.03,y=1.00和x = 1.00,y=0.97,1.00,1.03)电解质。通过调变A位或B位的非化学计量,改善样品的相纯度,减少杂质相含量,影响电解质的导电性能和热膨胀性能。B位缺陷的LS(GM)0.97样品呈现最高的相纯度、致密性,最小的晶界体积分数、晶界电阻和总电阻,以电解质支撑的NiO-GDC|GDC|LS(GM)0.97|LSCF单电池在800℃下的最大功率密度达到0.54W•cm-1,比LSGM基单电池提高约16.7%。从多种氧化物中(MoO3、FeO1.5、CoO、ZnO、WO3和Bi2O3)筛选出适宜NDC体系、LSGM体系及其复合体系的烧结助剂和最适加入量;并探讨其致密化机理。研究SrO/MgO掺杂的LaGaO3钙钛矿(LSGM/LSG/LGM)添加于高纯和非纯NDC体系,对晶界处富集SiO2的清除作用,同时,研究LSGM/LSG/LGM与NDC间的相界面复合作用,A位掺杂SrO的LSG晶界电导性和总电导性均比B位掺杂MgO的LGM好,LSGM集LSG和LGM的共同优点,晶界电导率和总电导率最佳。建立不同体系的晶界/界面导电模型。探讨了多功能氧化物钨酸铋对NDC体系的烧结行为、相组成、微观结构、电性能和热稳定性的影响;总结了制备纳米化致密复合陶瓷的最佳制备方法和烧结工艺条件;获得高性能中低温SOFCs复合电解质材料。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hydrothermal Assembly of Two New 3D Zinc(II) pcu Nets: Coordination Chemistry, Crystal Structures, and Fluorescence Properties
两种新型 3D 锌 (II) pcu 网的水热组装:配位化学、晶体结构和荧光特性
  • DOI:
    10.1016/s2152-2650(22)01421-5
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Z. Anorg. Allg. Chem
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaofei Zhu;Yu Yang;Ning Jiang;Defeng Zhou;Bo Li;Hai Fu;Ning Wa
  • 通讯作者:
    Ning Wa
DFT/TDDFT investigation on the electronic structures andphotophysical properties of phosphorescent platinum(II) complexeswith triarylboron/triarylnitrogen-functionalized N-heterocycliccarbene chelate ligands
DFT/TDDFT 研究三芳基硼/三芳基氮官能化 N-杂环卡宾螯合物配体磷光铂 (II) 配合物的电子结构和光物理性质
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Chemical Physics Letters,2015, 635 :217–223
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaohong Shang;Deming Han;Ning Wan;Defeng Zhou;Gang Zhang
  • 通讯作者:
    Gang Zhang
Effects of La0.9Sr0.1Ga0.9Mg0.1O3-delta on the microstructure and ionic conductivity of purity/impure Ce0.8Nd0.2O1.9 electrolytes
La0.9Sr0.1Ga0.9Mg0.1O3-δ对纯/非纯Ce0.8Nd0.2O1.9电解质微观结构和离子电导率的影响
  • DOI:
    10.1039/c5ra21809h
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wei Dan-Dan;Zhou De-Feng;Xie Shen-Kun;Yang Guo-Cheng;Meng Jian
  • 通讯作者:
    Meng Jian
Characterization of V2O5/MoO3 composite photocatalysts prepared via electrospinning and their photodegradation activity for dimethyl phthalate
静电纺丝制备V2O5/MoO3复合光催化剂的表征及其对邻苯二甲酸二甲酯的光降解活性
  • DOI:
    10.1016/s1872-2067(15)61002-6
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Chin. J. Catal.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hongyuan Chuai;Defeng Zhou;Xiaofei Zhu;Zhaohui Li;Weiping Huang
  • 通讯作者:
    Weiping Huang
Assembly of Metal-Calixarene Compounds with A Ditetrazole Linker: from Isolated Cluster, Coordination Chain to Coordination Cage
具有二四唑连接体的金属-杯芳烃化合物的组装:从孤立簇、配位链到配位笼
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Cryst. Growth Des.
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Xiaofei Zhu;Shentang Wang;Haitao Han;Xinxin Hang;Wenbing Xie;Wuping Liao
  • 通讯作者:
    Wuping Liao

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其他文献

Mo掺杂对高纯Ce_(1-x)Nd_xO_(2-x/2)(x=0.10,0.15)体系烧结温度及晶界电性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高等学校化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孟健;周德凤;于丹;朱建新;夏燕杰
  • 通讯作者:
    夏燕杰
新型氧离子导体La_(1.84)R_(0.16)Mo_(1.7)W_(0.3)O_(8.92)(R=Ca~(2+)、Sr~(2+)、Ba~(2+))的制备及其电性能
  • DOI:
    10.1111/j.1365-2966.2012.21759.x
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱建新;孟健;叶俊峰;周德凤
  • 通讯作者:
    周德凤
Mo的掺杂对Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)烧结温度及电性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    无机化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏燕杰;梁鹏;孟健;周德凤
  • 通讯作者:
    周德凤
新型固体电解质Ce6-xSmxMoO15-y
  • DOI:
    10.1111/1365-2664.13146
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    CHEM J CHINESE U, 26 (10), (2005) 1791
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周德凤; 薄其兵; 王秋艳; 王敬平
  • 通讯作者:
    王敬平
Pr掺杂对Ce_(5.2)Sm_(0.8)MoO_(15-δ)晶界及电性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    叶俊峰;葛志敏;郝险峰;周德凤;郭微;孟健;朱建新
  • 通讯作者:
    朱建新

其他文献

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氧化铈基纳米功能陶瓷的晶界设计与电性能研究
  • 批准号:
    20871023
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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