D0L:10.13374/5.issn1001-053x.2012.02.001 第34卷第2期 北京科技大学学报 Vol.34 No.2 2012年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2012 柠檬酸燃烧法合成Al掺杂Sr2MgMo06-a阳极材料及 其性能 谢志翔)赵海雷2)四周雄)沈永娜) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)新能源材料与技术北京市重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:hlzhao(@usth.cdu.cn 摘要通过柠檬酸燃烧法合成了Sr2Mg1-AL,MoO6-(SMAM)阳极材料.利用X射线衍射仪和扫描电镜对其结构和形貌进 行表征.考察了制备条件对其结构和致密度的影响.结果表明，还原气氛不利于材料的致密化，而氧化气氛可以促进材料的 致密化过程.与氧化气氛相比，还原气氛下A1离子在材料中的固溶度较大.对氧化气氛下制备的SMAM样品在低温下进行 还原，可以增加A1离子的固溶量.同时，材料的电导率随着A1含量的增加而增大. 关键词固体氧化物燃料电池：阳极：显微结构：致密化：掺杂 分类号TM911.4 Synthesis and properties of Al-doped Sr,MgMoOs anode materials via citrate acid-complex combustion XIE Zhi--iang》,ZHA0Hai-+ei.2☒，ZHOU Xiong',SHEN Yong-+a 1)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)Beijing Key laboratory of New Energy Materials and Technology,Beijing,100083,China Corresponding author,E-mail:hlzhao@ustb.edu.cn ABSTRACT Sr2 Mg-,Al,MoO-(SMAM)anode materials were synthesized via citrate acid-complex combustion.X-ray diffraction and scanning electron microscopy were employed to characterize their lattice structure and microstructure,respectively.The effects of sintering conditions on the lattice structure and compactness were investigated.The results revealed that the reducing atmosphere is un- favorable for the densification of SMAM materials,but the oxidizing atmosphere can promote the densification process.The solution limit of Al ions in SMAM is relatively higher in the reducing atmosphere compared to the oxidizing atmosphere.For an SMAM sample prepared in the oxidizing atmosphere,reducing it at low temperature can increase the solubility of Al in SMAM.The conductivity of SMAM samples increases with increasing Al content. KEY WORDS solid oxide fuel cells SOFC):anodes;microstructure;densification:doping 固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,YSZ多孔金属陶瓷是目前固体氧化物燃料电池常 SOFC)是一种直接将化学能转化为电能的固态装 用的阳极材料，其催化效率高，性能较稳定.由于 置，有着高效、清洁、对人和环境友好等优点，是21 当前氢气的制备和储存问题还没有得到根本解 世纪最有希望替代石油、煤炭的一种新型能源装 决，使用碳氢化合物为燃料是固体氧化物燃料电 置山.阳极是固体氧化物燃料电池的重要组成部池的发展趋势，然而在碳氢气体为燃料时高温下 件之一，它的主要作用是作为电化学反应的催化N颗粒会产生碳沉积和硫中毒等问题，从而影响 剂，为燃料气体的电化学氧化提供反应场所.因 Ni的催化活性，导致电池性能衰减[2.因此，开 此，阳极必须具有在还原性气氛下的稳定性、足够发高性能直接催化甲烷等碳氢气体的新型阳极材 的电子和离子电导率以及优良的催化活性.N/ 料迫在眉睫. 收稿日期：201102-25 基金项目：国家自然科学基金资助项目(20973021)：国家高技术研究发展计划资助项目(2006AA11A189)第 34 卷 第 2 期 2012 年 2 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 2 Feb． 2012 柠檬酸燃烧法合成 Al 掺杂 Sr2 MgMoO6 － δ 阳极材料及 其性能 谢志翔1) 赵海雷1，2) 周 雄1) 沈永娜1) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 2) 新能源材料与技术北京市重点实验室，北京 100083 通信作者，E-mail: hlzhao@ ustb． edu． cn 摘 要 通过柠檬酸燃烧法合成了 Sr2Mg1 － xAlxMoO6 － δ ( SMAM) 阳极材料． 利用 X 射线衍射仪和扫描电镜对其结构和形貌进 行表征． 考察了制备条件对其结构和致密度的影响． 结果表明，还原气氛不利于材料的致密化，而氧化气氛可以促进材料的 致密化过程． 与氧化气氛相比，还原气氛下 Al 离子在材料中的固溶度较大． 对氧化气氛下制备的 SMAM 样品在低温下进行 还原，可以增加 Al 离子的固溶量． 同时，材料的电导率随着 Al 含量的增加而增大． 关键词 固体氧化物燃料电池; 阳极; 显微结构; 致密化; 掺杂 分类号 TM911. 4 Synthesis and properties of Al-doped Sr2MgMoO6 － δ anode materials via citrate acid-complex combustion XIE Zhi-xiang1) ，ZHAO Hai-lei 1，2) ，ZHOU Xiong1) ，SHEN Yong-na1) 1) School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Beijing Key laboratory of New Energy Materials and Technology，Beijing，100083，China Corresponding author，E-mail: hlzhao@ ustb． edu． cn ABSTRACT Sr2Mg1 － xAlxMoO6 － δ ( SMAM) anode materials were synthesized via citrate acid-complex combustion． X-ray diffraction and scanning electron microscopy were employed to characterize their lattice structure and microstructure，respectively． The effects of sintering conditions on the lattice structure and compactness were investigated． The results revealed that the reducing atmosphere is un￾favorable for the densification of SMAM materials，but the oxidizing atmosphere can promote the densification process． The solution limit of Al ions in SMAM is relatively higher in the reducing atmosphere compared to the oxidizing atmosphere． For an SMAM sample prepared in the oxidizing atmosphere，reducing it at low temperature can increase the solubility of Al in SMAM． The conductivity of SMAM samples increases with increasing Al content． KEY WORDS solid oxide fuel cells ( SOFC) ; anodes; microstructure; densification; doping 收稿日期: 2011--02--25 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 20973021) ; 国家高技术研究发展计划资助项目( 2006AA11A189) 固 体 氧 化 物 燃 料 电 池 ( solid oxide fuel cell， SOFC) 是一种直接将化学能转化为电能的固态装 置，有着高效、清洁、对人和环境友好等优点，是 21 世纪最有希望替代石油、煤炭的一种新型能源装 置［1］． 阳极是固体氧化物燃料电池的重要组成部 件之一，它的主要作用是作为电化学反应的催化 剂，为燃料气体的电化学氧化提供反应场所． 因 此，阳极必须具有在还原性气氛下的稳定性、足够 的电子和离子电导率以及优良的催化活性． Ni / YSZ 多孔金属陶瓷是目前固体氧化物燃料电池常 用的阳极材料，其催化效率高，性能较稳定． 由于 当前氢气的制备和储存问题还没有得到根本解 决，使用碳氢化合物为燃料是固体氧化物燃料电 池的发展趋势，然而在碳氢气体为燃料时高温下 Ni 颗粒会产生碳沉积和硫中毒等问题，从而影响 Ni 的催化活性，导致电池性能衰减［2--3］． 因此，开 发高性能直接催化甲烷等碳氢气体的新型阳极材 料迫在眉睫． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.02.001