Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Høj temperatur Fabrikation af nanostrukturerede yttriastabiliseret-Zirconia (YSZ) Stilladser ved Published: April 16, 2017 doi: 10.3791/55500

Summary

En protokol til fremstilling af porøse, nanostrukturerede yttriastabiliseret-zirconia (YSZ) scaffolds ved temperaturer mellem 1000 ° C og 1400 ° C er præsenteret.

Abstract

Vi demonstrerer en fremgangsmåde til højtemperatur fremstilling af porøs, nanostrukturerede yttriastabiliseret-zirconiumdioxid (YSZ, 8 mol% yttriumoxid - 92 mol-% zirconia) stilladser med afstemmelige specifikke overfladearealer op til 80 m 2 · g-1. En vandig opløsning af et zirconiumsalt, yttrium salt, og glucose er blandet med propylenoxid (PO) til dannelse af en gel. Gelen tørres under omgivelsernes betingelser til dannelse af en xerogel. Xerogelen presses til pellets og derefter sintret i en argonatmosfære. Under sintring, en YSZ keramiske fase former og de organiske komponenter nedbrydes, efterlader amorft carbon. Carbon dannet in situ fungerer som en hård skabelon, bevare et højt overfladeareal YSZ nanomorphology ved sintringstemperatur. Carbonet fjernes efterfølgende ved oxidation i luft ved lav temperatur, hvilket resulterer i en porøs, nanostruktureret YSZ stillads. Koncentrationen af ​​carbon skabelon og den endelige stillads overfladeareal kan være systematiskly tunet ved at variere glucosekoncentrationen i gelen syntese. Koncentrationen carbon skabelon blev kvantificeret ved anvendelse af termogravimetrisk analyse (TGA), overfladearealet og porestørrelsesfordelingen blev bestemt ved fysisk adsorption målinger, og morfologien blev karakteriseret ved anvendelse af scanningselektronmikroskopi (SEM). Faserenhed og krystallitstørrelse blev bestemt under anvendelse af røntgendiffraktion (XRD). Denne fabrikation fremgangsmåde tilvejebringer en hidtil ukendt, fleksibel platform til realisering hidtil usete stillads overfladearealer og nanomorphologies til keramiske-baserede elektrokemisk energi konvertering anvendelser fx fastoxidbrændselscelle (SOFC) elektroder.

Introduction

Den fastoxidbrændselscelle (SOFC) lover godt som alternativ energi konvertering teknologi til effektiv generering af rent elektrisk strøm. Der er sket en betydelige fremskridt inden for forskning og udvikling af denne teknologi; dog er forbedringer i elektrode ydeevne stadig nødvendig for at opnå pålidelig kommercialisering. Omfatter elektroden ofte et porøst keramisk stillads med elektrokatalytiske partikler dekoreret på stilladset overflade. En stor mængde forskning har fokuseret på at øge overfladearealet af de elektrokatalytiske partikler at øge ydeevnen, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, men der er meget lidt forskning på at øge stilladset overfladeareal. Forøgelse af stillads overfladeområde er udfordrende, fordi de er sintret ved høje temperaturer, 1100 ° C til 1500 ° C.

Stilladser forarbejdet ved traditionel sintring har typisk et specifikt overfladeareal på 0,1-1 m 2 · g-1. 8, 9, 10, 11 Der er et par rapporter om stigende stilladset overfladeareal. I et tilfælde blev overfladearealet af en traditionelt sintret stillads forstærket ved opløsning og udfældning af stilladset overflade ved anvendelse af flussyre, der giver et specifikt overfladeareal på 2 m2 · g-1. 12 I en anden, blev høje temperaturer undgås helt ved anvendelse af pulserende laser deposition, opnå et specifikt overfladeareal på 20 m2 · g-1. 13 Rationalet bag udviklingen af vores teknik var at skabe en lav pris fabrikationfremgangsmåde, som tilvejebringer hidtil usete stillads overfladearealer og bruger traditionelle sintringstemperaturer så processen kan vedtages nemt. Med teknikken rapporteret her, stillads overfladearealer på op til 80 m2 · g-1 er blevet påvist under behandling ved traditionelle sintringstemperaturer. 14

Vores forskning er primært motiveret af SOFC elektrode teknik, men teknikken er mere bredt anvendelig til andre områder og applikationer. Generelt in situ carbon templating metode er en fleksibel tilgang, der kan producere nanostruktureret, stort overfladeareal blandet metal keramiske materialer i pulveret eller porøse stillads formular. Den er fleksibel ved, at det blandede metal keramiske sammensætning, kan overfladeareal, porøsitet og porestørrelse alle afstemmes systematisk. Høje temperaturer er ofte nødvendige for at danne den ønskede fase i blandet metal keramik, og denne fremgangsmåde bevarer keramisk nanomorphology while tillader en at vælge det væsentlige enhver forarbejdningstemperatur.

Denne fremgangsmåde involverer syntese af en hybrid uorganisk-organiske propylen-oxid-baseret gel, med et godt definere støkiometri af metalioner og forholdet mellem uorganisk og organisk indhold. Gelen tørres under omgivelsernes betingelser til dannelse af en xerogel. Xerogelen sintres i en argonatmosfære ved den ønskede temperatur. Ved opvarmning, den organiske komponent dekomponerer efterlader en carbon skabelon in situ, som forbliver under hele sintringen. Carbon skabelon fjernes efterfølgende ved lav temperatur oxidation i luft, hvilket resulterer i en nanostruktureret, højt overfladeareal keramik.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Forberedelse xerogel Pellets

  1. gel Synthesis
    1. Tilføj et 25 mm magnetisk omrører og 113 ml deioniseret vand til en 500 ml bægerglas. Magnetisk omrør deioniseret vand ved den højeste hastighed, der ikke danner en hvirvel.
    2. Tilsæt langsomt 13,05 g (0,056 mol) vandfrit zirconiumchlorid til deioniseret vand i små trin. Efter at alt vandfrit zirconiumchlorid er opløst, tilsættes 53,29 g (0,296 mol) af glucose til opløsningen.
    3. Efter at alt glucose er opløst i opløsningen, tilsættes 3,73 g (0,01 mol) yttrium hexahydrat til opløsningen. Øge hastigheden af ​​magnetisk omrøring til ~ 700 rpm og vente på alle de yttrium-hexahydrat opløses i opløsning.
    4. Tilføje 42 ml propylenoxid til opløsningen. Fortsæt omrøring ved ~ 700 rpm for propylenoxid til at blandes med den vandige opløsning. Når propylenoxidet blandes med den vandige opløsning (~ 10 s), reduceres den magnetiske omrøring to ~ 150 rpm.
    5. Fortsæt omrøring indtil den magnetiske omrører ikke længere bevæger sig på grund af dannelse af gelen. Gelen danner typisk inden for 3 min.
      NOTER: Tilføjelse vandfrit zirconiumchlorid til deioniseret vand er en meget exoterm reaktion, og den vandfri zirconiumchlorid vil plume hvis det tilsættes for hurtigt.
      Formuleringen i afsnit 1.1. svarer til en glucose til totale metaller (zirconium + yttrium) molforhold på 4,5: 1. Den repræsentative resultater afsnit indeholder data for glucose til totale metaller molære forhold på 0: 1, 2,25: 1 og 4,5: 1. Mængden af ​​glucose i formuleringen er kun begrænset af opløseligheden af ​​glucose i opløsningen. For reference, den maksimale opløselighed af glucose i vand ved 20 ° C er 47,8 vægt-%. 15
  2. Aldring og Vask af Gel
    1. Stramt dække bægerglas indeholdende gelen med Parafilm og lad den alder i 24 timer ved at efterlade den dækkede bægerglas ved stuetemperatur.
    2. Fjerne dækslet fra bægeret og væsken på toppen af ​​gelen.
    3. Tilsæt 300 ml absolut ethanol til bægerglasset indeholdende gelen, stramt tildækkes med Parafilm og lade dækket bægerglas ved stuetemperatur i 24 timer.
    4. Gentag trin 1.2.3 to gange mere for i alt tre ethanol vaskninger over en samlet periode på 72 timer.
  3. Tørring af gelen ind i en xerogel
    1. Fjern gelen fra bægeret og læg den i en 2 L porcelæn inddampningsskål (24 cm uden top diameter) ved anvendelse af et laboratorium spatel.
    2. Bryde gelen i ca. 1 cm x 1 cm stykker med en spatel og spredt ud stykkerne over overfladen af ​​inddampningsdiglen.
    3. Lad gelstykkerne tørre under omgivende betingelser i en uge eller indtil gelen er tør. Gelen anses tør, når det kan formales til et fint pulver.
    4. Grind alle af xerogelen til et fint pulver med en morter og støder.
      BEMÆRK: Når gelen er tør, er detbetragtes som en xerogel, fordi det blev tørret under omgivelsesbetingelser.
  4. Ved at trykke på xerogel til en pellet
    1. Placere 1 g xerogel pulver i en cylindrisk pillepresse dyse med en diameter på 13 mm.
    2. Ved anvendelse af en hydraulisk presse, anvende 22 kN kraft i 90 s for at trykke xerogelen gel til en pellet.
    3. Slip langsomt kraft, der påføres af pressen. skubbe langsomt pelleten ud af pelleten matricen og derefter forsigtigt fjerne pillen.

2. sintring af de xerogel Pellet i en inaktiv atmosfære

  1. Placer xerogelen afpipetteres på et aluminiumoxid eller yttriumoxid-stabiliseret zirconiumoxid plade og indlæse pladen ind til centrum af en rørovn.
  2. Flow argon ved en hastighed på en tredjedel volumen af ​​arbejdsdagen rør per minut. Dette svarer til en argon strømningshastighed på 750 ml · min-1 til arbejdsstedet rør anvendes i dette arbejde. Udlufte gasudgangen til et stinkskab.
  3. Flow argon i mindst 15 min before begynder at opvarme rørovnen.
  4. Mens kontinuerligt strømmende argon ved en konstant hastighed, program rørovnen temperaturregulator til følgende opvarmning skema:
    1. Hold ved stuetemperatur i 15 min.
    2. Opvarm til 850 ° C ved en faldhastighed på 5 ° C · min-1.
    3. Opvarm til ønsket sintringstemperatur med en stigningsgrad på 2 ° C · min-1.
    4. Hold ved den ønskede sintringstemperatur i 2 timer.
    5. Der afkøles til 850 ° C ved en faldhastighed på 2 ° C · min-1.
    6. Afkøl til stuetemperatur ved en stigningsgrad på 5 ° C · min-1.
  5. Start programmet og dobbelttjekke, at røret ovnen varmer op efter tidsplanen i afsnit 2.3.
  6. Fjern pellet fra rørovnen efter opvarmningen programmet er afsluttet.

3. Bestemmelse Carbon Template Koncentration

  1. Skær en ~ 50 mg stykke ud af densintret xerogel pellet med en hobbykniv og male det til et fint pulver med en agatmorter og støder.
  2. Sted ~ 50 mg af det fine pulver i et aluminiumoxid prøvekop for termogravimetrisk analyse.
  3. Ved anvendelse af en termogravimetrisk analysator (TGA), opvarmes prøven med en hastighed på 10 ° C · min-1 fra omgivelsestemperatur til 1200 ° C, medens strømmende luft over prøven med en hastighed på 100 ml · min-1.
  4. Beregne den procentvise ændring i vægt, der opstår mellem ~ 350 ° C og ~ 700 ° C. Denne vægtprocent svarer til det totale carbonindhold i prøven.
    BEMÆRK: Hvis der opstår en vægtstigning i 350 ° C til 700 ° C interval, har et carbid fase dannet og beregningen af ​​kulstofindholdet er mere kompleks. I dette tilfælde henvises til beregninger, der er beskrevet i litteraturen. 14 Carbon grundstofanalyse er blevet anvendt til at bekræfte, at kulstofindholdet kan beregnes ud fra TGA målinger.

4. Forberedelse høje overfladeareal YSZ Stillads ved Carbon Skabelon Removal

  1. Placer det sintrede xerogel pellet i en aluminiumoxiddigel.
  2. Anbring diglen i en kasse ovn ved 700 ° C i 2 timer.
  3. Fjern forsigtigt varme digel fra boksen ovn med rustfrit stål digel tænger og lad den afkøle til stuetemperatur i en time før fjernelse af porøse, hvid YSZ stillads.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Fase renhed blev bekræftet ved røntgendiffraktion (XRD) som tidligere rapporteret af Cottam et al. 14 YSZ stillads specifikt overfladeareal som funktion af carbon skabelon-koncentration er vist i figur 1. Koncentrationen er vist som volumenprocent af samlet tørstof i det sintrede xerogel pellet. Koncentrationen carbon skabelon systematisk stiger med stigende glucosekoncentration i gelpræparatet. Som vist i figur 1, det specifikke overfladeareal systematisk forøges fra 10 m2 · g-1 til 68 m2 · g-1 ved at øge glucose: metaller molforhold fra 0: 1 til 4,5: 1.

Koncentrationen carbon skabelon blev kvantificeret ved anvendelse TGA (figur 2). Koncentrationen carbon skabelon var 4 vægt% og 64 vægt% af samlede faststoffer for glucose: metallermolære forhold på 0: 1 og 4,5: 1. En YSZ densitet på 5,9 g · cm 3 og et carbon densitet på 2,15 g · cm 3 blev anvendt til at konvertere mellem vægtprocent og rumfangsprocent.

Figur 3 viser scanning elektronmikroskopi (SEM) billeder af YSZ xerogel med og uden glucose additiv. Begge prøver blev ligeledes sintret ved 1.150 ° C i argon og brændt i luft ved 700 ° C. Partiklerne af YSZ xerogel med glucose tilsætningsstof er flere gange mindre end dem uden glucose additiv. Dannelsen af ​​mindre partikler ved tilsætning af glucose til gelen er i overensstemmelse med deres høje kulstofindhold og overfladeareal.

Figur 4 viser XRD-mønstrene for den stærkeste YSZ top for YSZ skeletter som en funktion af glucose: metaller molforhold. Krystallitstørrelsen blev beregnet ved anvendelse af disse toppe og af Scherrer-ligningen.Krystallitstørrelsen faldt fra 22 nm til 12 nm til 9 nm som glucosen: metaller molforhold blev forøget fra 0: 1 til 2,25: 1 til 4,5: 1. Krystallitstørrelsen progression er i overensstemmelse med den observerede stigning i overfladearealet med stigende glucose: metaller molforhold.

Figur 5 viser YSZ stillads porestørrelsesfordelingen som en funktion af glucose: metaller molforhold. data adsorption / desorption blev opsamlet med en fysisk adsorption instrument, der er begrænset til beregning af porestørrelser mellem 2 nm og 14 nm. Porestørrelsesfordelingen beregnet fra den N 2 adsorption data er vist i figur 5a. Kun 2,25: 1 glucose: molforhold data metaller udviser maksimum. Eftersom instrumentering var begrænset til at detektere 14 nm porer, porestørrelsesfordelinger fra N2 desorptionsdata blev også beregnet, figur 5b. Desorption data har tendens til at vise "kunstigt4; smalle porestørrelsesfordelinger og "kunstigt" mindre porer 16; imidlertid desorption data giver mere indsigt i progressionen af ​​porestørrelsesfordelingen end adsorptions- data. Forskellene i porestørrelsesfordeling for adsorption og desorption data bedst sammenlignes for 2,25: 1 glucose: metaller data i figur 5. Toppen af ​​porestørrelsesfordelingen skifter fra 10 nm til 7 nm, og fordelingen er smallere. Ekstrapolering til de 4,5: 1 data, synes det rimeligt at antage toppen af ​​porestørrelsesfordelingen er i 16-20 nm området. Samlet set Figur 5 viser både antallet af porer og størrelse af porer stiger med en stigning i glucose: metaller molforhold.

figur 1
Figur 1: YSZ stillads overfladeareal som en funktion af carbon skabelon koncentration og glucose: metaller molforhold. Klik her for at se en større version af dette tal.

figur 2
Figur 2: TGA kurver i strømmende luft for xerogeler med glucose: metal molære forhold på 0: 1 og 4,5: 1 sintret ved 1.150 ° C i argon i 2 timer. Klik her for at se en større version af dette tal.

figur 3
Figur 3: SEM-mikrografer af YSZ stillads til glucose: metaller molære forhold mellem (a) 4,5: 1 og (b) 0: 1. Xerogelerne blev sintret i argon ved 1.150 ° C i 2 timer og derefter opvarmet i luft ved 700 ° C. Klik her for at se en større version af dette tal.

figur 4
Figur 4: XRD af stærkeste YSZ top for YSZ stilladser som en funktion af glucose: metaller molforhold. Klik her for at se en større version af dette tal.

figur 5
Figur 5: YSZ stillads Dollimore-Heal porestørrelsesfordeling som en funktion af glucose: metaller molforhold beregnes ud fra (a) N 2 adsorptions- data og (b) N 2 desorptionsdata.d / 55500 / 55500fig5large.jpg" target = "_ blank"> Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Med dette in situ carbon templating tilgang, kan man skabe og bevare nanomorphology i blandet-metal-oxider ved traditionelle keramiske stillads sintringstemperaturer. De resulterende overfladearealer er op til 80 gange højere end traditionelt sintrede stilladser og op til 4 gange højere end stilladser fremstillet ved komplekse aflejringsteknikker. 14 propylenoxid-glukosegel system er meget fleksibelt til tuning af koncentrationen af carbon skabelon, tillader en til systematisk kontrol carbon skabelon koncentration mellem 10 vol% carbon og næsten 100 vol% carbon.

Der er tre kritiske trin til proceduren. For det første skal propylenoxid blandes godt med den vandige opløsning til dannelse af gelen (trin 1.1.4). Dette opnås ved omrøring ved ~ 700 rpm, mens tilsættes propylenoxid. Hvis opløsningen ikke omrøres turbulent, vil propylenoxid danner et separat lag over the vandig opløsning, og gelen vil ikke dannes. For det andet skal arbejde rør skylles med argon før opvarmning af røret ovn til sintring (trin 2.2). Dette opnås ved at strømme argon i 15 minutter ved en hastighed på en tredjedel volumen af ​​arbejdsdagen rør per minut. Desuden skal den arbejdende rør være udsivningstæt at forhindre luft i at trænge ind arbejdsmiljøet rør under sintring. Ilt fra luften vil ødelægge carbon skabelon ved oxidation af carbon til carbondioxid. For det tredje bør sintring faldhastighed fra 850 ° C til sintringstemperatur ikke overstige 2 ° C · min-1. En hurtigere rampe sats kan forårsage stilladset til brud.

Størstedelen af ​​mulige carbon skabelonkoncentrationer vil resultere i en monolitisk stillads. Der er naturligvis en kritisk koncentration carbon tærskel, hvor en monolitisk stillads ikke vil dannes fordi YSZ-partikler ville blive afbrudt fra hinanden. Men dette scenario har også nytte. én could indlæse en traditionel lav stillads overfladeareal med en høj carbon koncentration gel og udføre den samme indifferente sintring, som beskrives her. Resultatet ville være YSZ nanopartikler dekoreret på stilladset overflade i en nanopartikel koncentration styres af glucosekoncentrationen i gelpræparatet.

Propylenoxid-gel synteser er blevet rapporteret for en lang række metaller i litteraturen. 17, 18, 19 Derudover kan propylenoxidet gel syntese rumme flere metaller i det væsentlige ethvert blandet metal præparat der ønskes. Mens motivation for dette arbejde var drevet af fastoxid brændselscelleelektrode behov, den metode er anvendelig til en bred vifte af blandede metaloxider til en bred vifte af anvendelser.

Det er vigtigt at erkende, at hvis sintringstemperaturen er høj nok, metal-carbid phases vil danne, snarere end oxid. Temperaturen, ved hvilken dette sker, afhænger af de specifikke metaller man bruger. For YSZ, har vi fundet, at en zirconium karbidfasen begynder at dannes omkring 1.150 ° C og næsten alle de zirconium er i form af zirconium carbid ved 1400 ° C. 14 til sintring temperaturer under 1300 ° C, alle af zirconium vender tilbage til YSZ fase ved carbon skabelon fjernelse ved oxidation. For sintring temperaturer over 1.300 ° C, vi observere små mængder af en monoklin zirconiumoxidfase. Det er sandsynligt, at over 1.300 ° C, er nogle zirconium carbidpartikler tilstrækkeligt adskilte fra yttrium, således at opvarmning i luft til 700 ° C er ikke nok termisk energi til fuldstændig opløsning af zirconium tilbage i YSZ. Vores gruppe er i øjeblikket overvejer alternative sintring miljøer at afbøde hårdmetal dannelse samtidig bevare kulstof skabelon under sintring.

Ialtmary, propylenoxidet-glucose gelsystem har enestående fleksibilitet i angivelse af uorganisk: organiske forhold, typen af ​​metaller, og det blandede metal præparat til realisering stort overfladeareal blandet metal-oxide nanomorphologies ved høje temperaturer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har intet at afsløre.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af Wake Forest Kemi Institut og Wake Forest Center for Energi, Miljø og Bæredygtighed (CEES). Vi takker Charles Mooney og Analytisk Instrumentation Facility i North Carolina State University for at få hjælp med SEM billeddannelse.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Zirconium(IV) chloride, 99.5+% Alfa Aesar 12104 Air sensitive
Yttium(III) nitrate hexadydrate, 99.9% Alfa Aesar 12898 Oxidizer
D+ Glucose Anhydrous, ≥99.5% US Biological Life Sciences G3050
(±)-Propylene Oxide, ≥99% Sigma Aldrich 110205 Extremely flammable
Ethanol 200 Proof Decon Laboratories, Inc. 2716GEA
Argon, 99.997% Airgas AR 300 Industrial grade

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Badwal, S. P. S., Giddey, S. S., Munnings, C., Bhatt, A. I., Hollenkamp, A. F. Emerging electrochemical energy conversion and storage technologies. Front. Chem. 2 (79), 1-28 (2014).
  2. Gross, M. D., Vohs, J. M., Gorte, R. J. An examination of SOFC anode functional layers based on ceria in YSZ. J. Electrochem. Soc. 154 (7), B694-B699 (2007).
  3. Smith, B. H., Gross, M. D. A highly conductive oxide anode for solid oxide fuel cells. Electrochem. Solid-State Lett. 14 (1), B1-B5 (2011).
  4. Vo, N. M., Gross, M. D. The effect of vanadium deficiency on the stability of Pd and Pt catalysts in lanthanum strontium vanadate solid oxide fuel cell anodes. J. Electrochem. Soc. 159 (5), B641-B646 (2012).
  5. Sholklapper, T. Z., Jacobson, C. P., Visco, S. J., De Jonghe, L. C. Synthesis of dispersed and contiguous nanoparticles in solid oxide fuel cell electrodes. Fuel Cells. 8 (5), 303-312 (2008).
  6. Jiang, Z., Xia, C., Chen, F. Nano-structured composite cathodes for intermediate-temperature solid oxide fuel cells via an infiltration/impregnation technique. Electrochim. Acta. 55 (11), 3595-3605 (2010).
  7. Zhan, Z., Bierschenk, D. M., Cronin, J. S., Barnett, S. A. A reduced temperature solid oxide fuel cell with nanostructured anodes. Energy Environ. Sci. 4, 3951-3954 (2011).
  8. Gross, M. D., Vohs, J. M., Gorte, R. J. Recent progress in SOFC anodes for direct utilization of hydrocarbons. J. Mater. Chem. 17, 3071-3077 (2007).
  9. Gross, M. D., Carver, K. M., Deighan, M. A., Schenkel, A., Smith, B. M., Yee, A. Z. Redox stability of SrNbxTi1-xO3-YSZ for use in SOFC anodes. J. Electrochem. Soc. 156 (4), B540-B545 (2009).
  10. Savaniu, C. D., Irvine, J. T. S. La-doped SrTiO3 as anode material for IT-SOFC. Solid State Ionics. 192 (1), 491-493 (2011).
  11. Choi, S., Shin, J., Kim, G. The electrochemical and thermodynamic characterization of PrBaCo2-xFexO5+δ (x=0,0.5,1) infiltrated into yttria-stabilized zirconia scaffold as cathodes for solid oxide fuel cells. J. Power Sources. 201, 10-17 (2012).
  12. Kungas, R., Kim, J. S., Vohs, J. M., Gorte, R. J. Restructuring porous YSZ by treatment in hydrofluoric acid for use in SOFC cathodes. J. Am. Ceram. Soc. 94 (7), 2220-2224 (2011).
  13. Jung, W., Dereux, J. O., Chueh, W. C., Hao, Y., Haile, S. M. High electrode activity of nanostructured, columnar ceria films for solid oxide fuel cells. Energy Environ. Sci. 5, 8682-8689 (2012).
  14. Cottam, M., Muhoza, S., Gross, M. D. Preserving nanomorphology in YSZ scaffolds at high temperatures via in situ carbon templating of hybrid materials. J. Amer. Ceram. Soc. 99 (8), 2625-2631 (2016).
  15. Alves, L. A., Silva, J. B. A., Giulietti, M. Solubility of D-Glucose in Water and Ethanol/Water Mixtures. J. Chem. Eng. Data. 52, 2166-2170 (2007).
  16. Thommes, M., Smarsly, B., Groenewolt, M., Ravikovitch, P. I., Neimark, A. V. Adsorption hysteresis of nitrogen and argon in pore networks and characterization of novel micro- and mesoporous silicas. Langmuir. 22, 756-764 (2006).
  17. Chervin, C. N., et al. A non-alkoxide sol-gel method for the preparation of homogeneous nanocrystalline powders of La0.85Sr0.15MnO3. Chem. Mater. 18, 1928-1937 (2006).
  18. Clapsaddle, B. J., Sprehn, D. W., Gash, A. E., Satcher, J. H. Jr, Simpson, R. L. A versatile sol-gel synthesis route to metal-silicon mixed oxide nanocomposites that contain metal oxides as a major phase. J. Non-Crystalline Solids. 350, 173-181 (2004).
  19. Gash, A. E., et al. Use of epoxides in the sol-gel synthesis of porous iron (III) oxide monoliths from Fe(III) salts. Chem. Mater. 13, 999-1007 (2001).

Tags

Engineering fastoxidbrændselscelle yttrium- stabiliseret zirconia, xerogel porøs komposit nanostruktur
Høj temperatur Fabrikation af nanostrukturerede yttriastabiliseret-Zirconia (YSZ) Stilladser ved<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon Templatering Xerogeler
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Muhoza, S. P., Cottam, M. A., Gross, More

Muhoza, S. P., Cottam, M. A., Gross, M. D. High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels. J. Vis. Exp. (122), e55500, doi:10.3791/55500 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter