تصنيع درجة الحرارة عالية من ذات البنية النانومترية اليتريا-استقرت-زركونيا (YSZ) السقالات من قبل<em&gt; في الموقع</em&gt; الكربون النموذجيه Xerogels

ملخص

ويرد بروتوكول لافتعال التي يسهل اختراقها، السقالات ذات البنية النانومترية استقرت اليتريا زركونيا (YSZ) في درجات حرارة تتراوح بين 1000 درجة مئوية و 1400 درجة مئوية.

الملخص

ونحن لشرح طريقة لتصنيع درجة حرارة عالية من مسامية، ذات البنية النانومترية استقرت اليتريا زركونيا (YSZ، 8٪ مول اليتريا - 92٪ مول زركونيا) السقالات مع مساحات محددة الانضباطي لغاية 80 م ² · ز ^-1. محلول مائي من الملح الزركونيوم والملح الإيتريوم، والجلوكوز هو مختلطة مع أكسيد البروبيلين (PO) لتشكيل مادة هلامية. تجفف هلام في ظل الظروف المحيطة لتشكيل هلامة جافة. يتم الضغط على هلامة جافة في الكريات ثم متكلس في جو الأرجون. خلال تلبد، وYSZ أشكال المرحلة السيراميك والمكونات العضوية تتحلل، تاركة وراءها الكربون غير المتبلور. الكربون شكلت في الموقع بمثابة القالب الصلب، والحفاظ على ارتفاع سطح منطقة YSZ nanomorphology في تلبد درجة الحرارة. تتم إزالة الكربون في وقت لاحق عن طريق الأكسدة في الهواء عند درجة حرارة منخفضة، مما أدى إلى مسامية، سقالة ذات البنية النانومترية YSZ. تركيز القالب الكربون ومساحة سقالة النهائية يمكن أن يكون نظاميةضبطها لاي من خلال تغيير تركيز الجلوكوز في تركيب الجل. وكان كميا تركيز قالب الكربون باستخدام التحليل الوزني الحراري (TGA)، تقرر توزيع مساحة وحجم المسام من القياسات الامتزاز المادية، واتسم التشكل باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM). تم تحديد نقاء المرحلة وحجم معدن دقيق باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD). ويوفر هذا النهج تلفيق رواية، منصة مرنة لتحقيق المساحات السطحية سقالة غير مسبوقة وnanomorphologies لتطبيقات تحويل الطاقة الكهروكيميائية استنادا السيراميك، مثل خلايا الوقود الصلبة أكسيد (SOFC) الأقطاب.

المقدمة

خلية وقود الأكسيد الصلبة (SOFC) يحمل وعودا كبيرة باعتبارها تكنولوجيا تحويل الطاقة البديلة لتوليد كفاءة الطاقة الكهربائية النظيفة. أحرز ¹ تقدم كبير في مجال البحث والتطوير لهذه التكنولوجيا. ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة تحسينات في الأداء الكهربائي لتحقيق تسويق موثوق بها. غالبا ما يتكون القطب سقالة السيراميك التي يسهل اختراقها مع جزيئات electrocatalytic مزينة على سطح سقالة. وقد ركزت مجموعة كبيرة من الأبحاث على زيادة المساحة السطحية للجسيمات electrocatalytic لرفع مستوى الأداء، ^{2، 3، 4،}

البروتوكول

1. إعداد الكريات هلامة جافة

1. جل التجميعي
   1. إضافة 25 مم شريط مغناطيسي و 113 مل من الماء منزوع الأيونات إلى 500 مل دورق. اثارة مغناطيسيا الماء منزوع الأيونات على أعلى معدل لا تشكل دوامة.
   2. إضافة ببطء 13.05 غرام (0.056 مول) من كلوريد الزركونيوم اللامائية إلى الماء منزوع الأيونات في زيادات صغيرة. بعد كل من كلوريد الزركونيوم اللامائية قد حلت، إضافة 53.29 غرام (0.296 مول) من الجلوكوز إلى الحل.

النتائج

وأكد نقاء المرحلة التي حيود الأشعة السينية (XRD) كما ذكر سابقا من قبل كوتام وآخرون. يتم عرض ¹⁴ YSZ سقالة مساحة محددة بوصفها وظيفة من تركيز قالب الكربون في الشكل 1. يظهر تركيز حيث بلغ حجم في المئة من إجمالي المواد الصلبة في بيليه هلامة جافة متكلس. تركيز قالب الكربون يزيد بشكل منتظم مع زيادة تركيز الجلوكوز في صياغة هلام. كما هو مبين في الشكل 1، ومساحة محددة يزيد بشكل منهجي من 10 م

المناقشة

مع هذا النهج النموذجيه الكربون في الموقع، يمكن للمرء أن خلق والحفاظ على nanomorphology في مختلط المعادن أكاسيد في درجات حرارة سقالة تلبد التقليدية السيراميك. المناطق السطحية الناتجة إلى 80 مرات حتى أعلى من السقالات متكلس تقليديا ويصل إلى 4 أضعاف السقالات ملفقة من قبل تقنيات ترسب المعقدة. ¹⁴ أكسيد الجلوكوز نظام هلام البروبيلين هو درجة عالية من المرونة لضبط تركيز القالب الكربون، مما يسمح واحد للتحكم بشكل منهجي تركيز قالب الكربون بين 10 المجلد٪ الكربو.......

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
كلوريد الزركونيوم (IV) ، 99.5 + ٪	Alfa Aesar	12104	سداسي
ديدرات نترات الإيتيوم (III) الحساسة للهواء ، 99.9٪	Alfa Aesar	12898	مؤكسد
D + الجلوكوز اللامائي ، & ge ؛ 99.5٪	علوم الحياة البيولوجية الأمريكية	G3050
(±)- أكسيد البروبيلين ، & 99٪	سيجما ألدريتش	110205	القابل للاشتعال
للغاية 200 مختبرات	ديكون المقاومة للشركة.	2716GEA
Argon, 99.997٪	Airgas	AR 300	الصف الصناعي

الإيثانول