Name: 通过纳米氧化钇稳定的二氧化锆（YSZ）的支架的高温加工原位碳模板干凝胶 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 13 s
Description: 学习利用原位碳模板干凝胶法高温加工纳米氧化钇稳定二氧化锆（YSZ）多孔支架的技术。该方法可制备比传统技术表面积大80倍的陶瓷材料，适用于多种混合金属氧化物材料的研究。

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本工作由维克森林大学化学系以及维克森林大学能源、环境与可持续性中心（CEES）资助。我们感谢北卡罗来纳州立大学分析仪器设施的Charles Mooney在扫描电镜成像方面提供的帮助。

1. 制备干凝胶颗粒
<ol>
	<li>凝胶合成
	<ol>
		<li>将一个25 mm的磁力搅拌子和113 mL去离子水加入500 mL烧杯中。以不产生涡流的最高速度对去离子水进行磁力搅拌。</li>
		<li>分小份缓慢加入13.05 g（0.056 mol）无水氯化锆至去离子水中。待所有无水氯化锆完全溶解后，向溶液中加入53.29 g（0.296 mol）葡萄糖。</li>
		<li>待所有葡萄糖完全溶解后，向溶液中加入3.73 g（0.01 mol）六水合硝酸钇。将磁力搅拌速度提高至约700 rpm，并等待六水合硝酸钇完全溶解。</li>
		<li>向溶液中加入42 mL环氧丙烷。继续以约700 rpm搅拌，使环氧丙烷与水溶液充分混合。一旦环氧丙烷与水溶液混合均匀（约10 s），将磁力搅拌速度降低至约150 rpm。</li>
		<li>持续搅拌，直至磁力搅拌子因凝胶形成而停止转动。凝胶通常在3分钟内形成。 
		注意事项：将无水氯化锆加入去离子水是高度放热反应，若加入过快会导致无水氯化锆喷溅。 
		第1.1节中提供的配方对应葡萄糖与总金属（锆 + 钇）的摩尔比为4.5:1。代表性结果部分包含葡萄糖与总金属摩尔比为0:1、2.25:1和4.5:1的数据。配方中葡萄糖的用量仅受限于其在溶液中的溶解度。作为参考，20 °C时葡萄糖在水中的最大溶解度为47.8 wt%。15</li>
	</ol>
	</li>
	<li>凝胶的老化与洗涤
	<ol>
		<li>用封口膜严密覆盖含有凝胶的烧杯，并在室温下静置老化24 h。</li>
		<li>移除烧杯上的覆盖物，倾去凝胶上层的液体。</li>
		<li>向含有凝胶的烧杯中加入300 mL无水乙醇，用封口膜严密覆盖烧杯，并在室温下静置24 h。</li>
		<li>重复步骤1.2.3两次，共进行三次乙醇洗涤，总时长为72 h。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将凝胶干燥成干凝胶（xerogel）
	<ol>
		<li>用实验室刮刀将凝胶从烧杯中取出，转移至一个2 L瓷质蒸发皿（外径24 cm）中。</li>
		<li>用刮刀将凝胶破碎成约1 cm × 1 cm的碎片，并将其均匀铺展在蒸发皿表面。</li>
		<li>在环境条件下让凝胶碎片干燥一周，或直至凝胶完全干燥。当凝胶可被研磨成细粉时，即视为已干燥。</li>
		<li>使用研钵和研杵将所有干凝胶研磨成细粉。 
		注：一旦凝胶在环境条件下干燥，即被称为干凝胶（xerogel）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将干凝胶压制成片剂
	<ol>
		<li>将1 g干凝胶粉末装入直径为13 mm的圆柱形压片模具中。</li>
		<li>使用液压机施加22 kN的压力，持续90 s，将干凝胶压制成片剂。</li>
		<li>缓慢释放压力。缓慢将片剂从模具中顶出，然后小心取出片剂。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 在惰性气氛中烧结干凝胶颗粒
<ol>
	<li>将干凝胶颗粒置于氧化铝或氧化钇稳定氧化锆的样品板上，并将样品板放入管式炉的中心位置。</li>
	<li>以每分钟工作管体积三分之一的速率通入氩气。在本研究使用的工作管中，这相当于 750 mL·min-1 的氩气流速。将气体出口通入通风橱。</li>
	<li>在开始加热管式炉前，至少持续通氩气 15 分钟。</li>
	<li>在以恒定流速持续通入氩气的同时，设置管式炉温控程序如下：
	<ol>
		<li>在室温下保持 15 分钟。</li>
		<li>以 5 °C·min-1 的升温速率升至 850 °C。</li>
		<li>以 2 °C·min-1 的升温速率升至目标烧结温度。</li>
		<li>在目标烧结温度下保持 2 小时。</li>
		<li>以 2 °C·min-1 的降温速率冷却至 850 °C。</li>
		<li>以 5 °C·min-1 的降温速率冷却至室温。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>启动程序，并仔细检查管式炉是否按照 2.3 节所述程序进行加热。</li>
	<li>加热程序完成后，从管式炉中取出颗粒样品。</li>
</ol>
3. 确定碳模板浓度
<ol>
	<li>使用美工刀从烧结的干凝胶颗粒上切下一约50 mg的样品，并用玛瑙研钵和研杵研磨成细粉。</li>
	<li>将约50 mg的细粉放入氧化铝样品坩埚中，用于热重分析。</li>
	<li>使用热重分析仪（TGA），在向样品以100 mL·min-1的流速通入空气的同时，以10 °C·min-1的升温速率将样品从室温加热至1,200 °C。</li>
	<li>计算在约350 °C至约700 °C之间发生的重量变化百分比。该重量百分比对应于样品中的总碳含量。 
	注意：若在350 °C至700 °C范围内出现重量增加，表明已形成碳化物相，此时碳含量的计算更为复杂。此种情况请参考文献中描述的计算方法14。已有研究通过元素碳分析证实，样品中的碳含量可通过TGA测量结果进行计算。</li>
</ol>
4. 通过碳模板去除法制备高比表面积YSZ支架
<ol>
	<li>将烧结的干凝胶颗粒放入氧化铝坩埚中。</li>
	<li>将坩埚置于700 °C的箱式炉中加热2小时。</li>
	<li>使用不锈钢坩埚钳小心地从箱式炉中取出高温坩埚，待其冷却至室温约一小时后，再取出多孔的白色YSZ支架。</li>
</ol>

<ol><li>Badwal, S. P. S., Giddey, S. S., Munnings, C., Bhatt, A. I., Hollenkamp, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+electrochemical+energy+conversion+and+storage+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Chem%22%5BJournal%5D)">Emerging electrochemical energy conversion and storage technologies.</a> Front. Chem. 2 (79), 1-28 (2014).</li>
<li>Gross, M. D., Vohs, J. M., Gorte, R. J. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/154/7/B694.short">An examination of SOFC anode functional layers based on ceria in YSZ.</a> J. Electrochem. Soc. 154 (7), B694-B699 (2007).</li>
<li>Smith, B. H., Gross, M. D. <a target="_blank" href="http://esl.ecsdl.org/content/14/1/B1.short">A highly conductive oxide anode for solid oxide fuel cells.</a> Electrochem. Solid-State Lett. 14 (1), B1-B5 (2011).</li>
<li>Vo, N. M., Gross, M. D. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/159/5/B641.abstract">The effect of vanadium deficiency on the stability of Pd and Pt catalysts in lanthanum strontium vanadate solid oxide fuel cell anodes.</a> J. Electrochem. Soc. 159 (5), B641-B646 (2012).</li>
<li>Sholklapper, T. Z., Jacobson, C. P., Visco, S. J., De Jonghe, L. C. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/fuce.200800030/abstract">Synthesis of dispersed and contiguous nanoparticles in solid oxide fuel cell electrodes.</a> Fuel Cells. 8 (5), 303-312 (2008).</li>
<li>Jiang, Z., Xia, C., Chen, F. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468610002495">Nano-structured composite cathodes for intermediate-temperature solid oxide fuel cells via an infiltration/impregnation technique.</a> Electrochim. Acta. 55 (11), 3595-3605 (2010).</li>
<li>Zhan, Z., Bierschenk, D. M., Cronin, J. S., Barnett, S. A. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/-/content/articlelanding/2011/ee/c1ee01982a#!divAbstract">A reduced temperature solid oxide fuel cell with nanostructured anodes.</a> Energy Environ. Sci. 4, 3951-3954 (2011).</li>
<li>Gross, M. D., Vohs, J. M., Gorte, R. J. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2007/jm/b702633a#!divAbstract">Recent progress in SOFC anodes for direct utilization of hydrocarbons.</a> J. Mater. Chem. 17, 3071-3077 (2007).</li>
<li>Gross, M. D., Carver, K. M., Deighan, M. A., Schenkel, A., Smith, B. M., Yee, A. Z. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/156/4/B540.abstract">Redox stability of SrNbxTi1-xO3-YSZ for use in SOFC anodes.</a> J. Electrochem. Soc. 156 (4), B540-B545 (2009).</li>
<li>Savaniu, C. D., Irvine, J. T. S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016727381000072X">La-doped SrTiO3 as anode material for IT-SOFC.</a> Solid State Ionics. 192 (1), 491-493 (2011).</li>
<li>Choi, S., Shin, J., Kim, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877531101932X">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.</a> J. Power Sources. 201, 10-17 (2012).</li>
<li>Kungas, R., Kim, J. S., Vohs, J. M., Gorte, R. J. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1551-2916.2010.04359.x/abstract">Restructuring porous YSZ by treatment in hydrofluoric acid for use in SOFC cathodes.</a> J. Am. Ceram. Soc. 94 (7), 2220-2224 (2011).</li>
<li>Jung, W., Dereux, J. O., Chueh, W. C., Hao, Y., Haile, S. M. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2012/EE/c2ee22151a#!divAbstract">High electrode activity of nanostructured, columnar ceria films for solid oxide fuel cells.</a> Energy Environ. Sci. 5, 8682-8689 (2012).</li>
<li>Cottam, M., Muhoza, S., Gross, M. D. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jace.14306/abstract">Preserving nanomorphology in YSZ scaffolds at high temperatures via in situ carbon templating of hybrid materials.</a> J. Amer. Ceram. Soc. 99 (8), 2625-2631 (2016).</li>
<li>Alves, L. A., Silva, J. B. A., Giulietti, M. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/je700177n?journalCode=jceaax">Solubility of D-Glucose in Water and Ethanol/Water Mixtures.</a> J. Chem. Eng. Data. 52, 2166-2170 (2007).</li>
<li>Thommes, M., Smarsly, B., Groenewolt, M., Ravikovitch, P. I., Neimark, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+hysteresis+of+nitrogen+and+argon+in+pore+networks+and+characterization+of+novel+micro-+and+mesoporous+silicas%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Adsorption hysteresis of nitrogen and argon in pore networks and characterization of novel micro- and mesoporous silicas.</a> Langmuir. 22, 756-764 (2006).</li>
<li>Chervin, C. N., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm052301j">A non-alkoxide sol-gel method for the preparation of homogeneous nanocrystalline powders of La0.85Sr0.15MnO3.</a> Chem. Mater. 18, 1928-1937 (2006).</li>
<li>Clapsaddle, B. J., Sprehn, D. W., Gash, A. E., Satcher, J. H. Jr, Simpson, R. L. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022309304008361">A versatile sol-gel synthesis route to metal-silicon mixed oxide nanocomposites that contain metal oxides as a major phase.</a> J. Non-Crystalline Solids. 350, 173-181 (2004).</li>
<li>Gash, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm0007611?journalCode=cmatex">Use of epoxides in the sol-gel synthesis of porous iron (III) oxide monoliths from Fe(III) salts.</a> Chem. Mater. 13, 999-1007 (2001).</li>
</ol>

我们没有需要披露的内容。

通过这种方法 原位 碳模板法可在传统陶瓷支架烧结温度下创建并保持混合金属氧化物的纳米形貌。所得材料的比表面积比传统烧结支架高出多达80倍，比通过复杂沉积技术制备的支架高出多达4倍。14 丙烯氧化物-葡萄糖凝胶体系在调节碳模板浓度方面具有高度灵活性，可系统地将碳模板浓度控制在10 vol%碳至近100 vol%碳之间。
该实验步骤包含三个关键环节。首先，环氧丙烷必须与水溶液充分混合以形成凝胶（步骤 1.1.4）。此过程需在滴加环氧丙烷的同时以约 700 rpm 的速度进行搅拌。若搅拌未达到湍流状态，环氧丙烷将形成独立的上层相，导致凝胶无法生成。其次，在加热管式炉进行烧结前，必须用氩气充分吹扫反应管（步骤 2.2）。具体操作为以每分钟反应管体积三分之一的流速通入氩气 15 分钟。此外，反应管必须确保气密性，防止烧结过程中空气进入。空气中的氧气会将碳氧化为二氧化碳，从而破坏碳模板。第三，从 850 °C 升温至烧结温度的升温速率不得超过 2 °C·min-1。过快的升温速率可能导致支架结构破裂。</p...

固体氧化物燃料电池（SOFC）作为一种高效的清洁能源发电替代性能量转换技术，具有广阔的应用前景。1 该技术在研发方面已取得显著进展；然而，电极性能仍需进一步提升，以实现可靠的商业化应用。电极通常由多孔陶瓷支架构成，其表面负载有电催化颗粒。大量研究集中于增加电催化颗粒的表面积以提升性能，2,3,4,5,6,7,8 但针对增加支架表面积的研究却极为有限。由于支架需在1,100 °C至1,500 °C的高温下进行烧结，因此增加其表面积极具挑战性。
通过传统烧结工艺制备的支架，其比表面积通常为 0.1–1 m2·g-1。8,9,10,11 目前关于提高支架比表面积的报道较少。其中一项研究通过氢氟酸对传统烧结支架表面进行溶解与再沉淀处理，使比表面积提升至 2 m2·g-1。12 另一项研究则完全避免高温过程，采用脉冲激光沉积法，实现了 20 m2·g-1 的比表面积。13 我们开发该技术的初衷是建立一种低成本的制备工艺，在使用传统烧结温度的同时，实现前所未有的高支架比表面积，从而便于该技术的推广应用。本文所报道的技术在传统烧结温度下处理支架，已实现高达 80 m2·g-1 的比表面积。14
我们的研究主要受固体氧化物燃料电池（SOFC）电极工程的推动，但该技术更广泛地适用于其他领域和应用。通常情况下， 原位 碳模板法是一种灵活的方法，可制备具有纳米结构、高比表面积的混合金属陶瓷材料，形式可为粉末或多孔支架。该方法的灵活性体现在可系统调控混合金属陶瓷的组成、比表面积、孔隙率和孔径。混合金属陶瓷通常需要在高温下形成目标物相，而该方法能够在允许选择几乎任意加工温度的同时，保持陶瓷的纳米形貌。
该方法涉及合成一种基于环氧丙烷的无机-有机杂化凝胶，其中金属离子具有明确的化学计量比，且无机成分与有机成分的比例可控。该凝胶在常温条件下干燥形成干凝胶（xerogel）。干凝胶在氩气氛围中于目标温度下进行烧结。加热过程中，有机组分发生分解，留下碳模板。 原位，该结构在烧结过程中保持不变。随后在空气中通过低温氧化去除碳模板，得到具有纳米结构和高比表面积的陶瓷材料。

<table><tbody><tr><td>四氯化锆(IV)，99.5+%</td><td>Alfa Aesar</td><td>12104</td><td>对空气敏感</td></tr><tr><td>六水合硝酸钇(III)，99.9%</td><td>Alfa Aesar</td><td>12898</td><td>氧化剂</td></tr><tr><td>无水D+葡萄糖，&amp;ge;99.5%</td><td>US Biological Life Sciences</td><td>G3050</td><td></td></tr><tr><td>(&amp;plusmn;)环氧丙烷，&amp;ge;99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>110205</td><td>极易燃</td></tr><tr><td>200 Proof 乙醇</td><td>Decon Laboratories, Inc.</td><td>2716GEA</td><td></td></tr><tr><td>氩气，99.997%</td><td>Airgas</td><td>AR 300</td><td>工业级</td></tr></tbody></table>

高温制备纳米结构氧化钇稳定氧化锆（ysz）支架 原位 碳模板干凝胶

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

我们展示了一种用于制备多孔、纳米结构氧化钇稳定氧化锆（YSZ，8 mol% 氧化钇 - 92 mol% 氧化锆）支架的高温 fabrication 方法，其比表面积可调，最高可达 80 m²/g。2·g-1将锆盐、钇盐和葡萄糖的水溶液与环氧丙烷（PO）混合，形成凝胶。该凝胶在常温条件下干燥，得到干凝胶（xerogel）。将干凝胶压制成颗粒，随后在氩气气氛中进行烧结。在烧结过程中，形成氧化钇稳定氧化锆（YSZ）陶瓷相，同时有机组分发生分解，留下非晶态碳。所形成的碳 原位 作为硬模板，在烧结温度下保持高比表面积的YSZ纳米形貌。随后在低温空气中通过氧化去除碳，得到多孔的纳米结构YSZ支架。通过调节凝胶合成过程中葡萄糖的浓度，可系统调控碳模板的浓度以及最终支架的比表面积。采用热重分析（TGA）对碳模板浓度进行定量，通过物理吸附测量测定比表面积和孔径分布，利用扫描电子显微镜（SEM）表征形貌。物相纯度和晶粒尺寸通过X射线衍射（XRD）测定。该制备方法为实现陶瓷基电化学能量转换应用中前所未有的支架比表面积和纳米形貌，提供了一种新颖且灵活的平台。 例如 固体氧化物燃料电池（SOFC）电极

相纯度通过X射线衍射（XRD）确认，方法如Cottam et al.14 之前所报道。YSZ支架的比表面积随碳模板浓度的变化如图1所示。浓度以烧结干凝胶颗粒中总固体的体积百分比表示。随着凝胶配方中葡萄糖浓度的增加，碳模板浓度也系统性增加。如图1所示，通过将葡萄糖与金属的摩尔比从0:1增加至4.5:1，比表面积从10 m2·g-1系统性地增加至68 m2·g-1。
采用热重分析（TGA）对碳模板浓度进行定量（图2）。当葡萄糖与金属的摩尔比分别为0:1和4.5:1时，碳模板浓度占总固体质量的4 wt%和64 wt%。计算中采用5.9 g·cm3的YSZ密度和2.15 g·cm<sup...

介绍了一种在1,000 °C至1,400 °C温度范围内制备多孔纳米结构氧化钇稳定氧化锆（YSZ）支架的方案。

高温制备纳米结构氧化钇稳定氧化锆（YSZ）支架 原位 碳模板干凝胶

我们展示了一种用于高温制备多孔纳米结构氧化钇稳定氧化锆（YSZ，8 mol% 氧化钇 - 92 mol% 氧化锆）的方法……

该材料加工方法的总体目标是通过原位碳模板法制备杂化材料，在常规烧结温度下创制并保持纳米结构陶瓷。该方法有助于解答材料工程与加工领域的关键科学问题，例如如何在远离平衡态的条件下调控陶瓷的纳米结构。该技术的主要优势在于，所制备的陶瓷材料比传统方法获得的材料比表面积高出80倍。尽管该方法可用于研究氧化钇稳定氧化锆纳米结构，但它基本上可适用于任何混合金属氧化物材料。首先，将一个25毫米的磁力搅拌子和113毫升去离子水加入500毫升烧杯中。以不产生漩涡的最高速度搅拌去离子水。将13.05克无水氯化锆分小份缓慢加入去离子水中。待氯化锆完全溶解后，向溶液中加入53.29克葡萄糖。待葡萄糖完全溶解后，再向溶液中加入3.73克六水合硝酸钇。将搅拌速度提高至约 700 RPM，并等待所有固体完全溶解于溶液中。随后，向溶液中加入 42 毫升环氧丙烷。待溶液充分混合后，将搅拌速度降低至约 150 RPM。继续搅拌，直至磁力搅拌子因凝胶形成而停止移动。然后用封口膜 tightly 封住盛有凝胶的烧杯。让凝胶陈化24小时后，移除烧杯上的封口膜，并倾倒掉凝胶上层的液体。接下来，向含有凝胶的烧杯中加入300毫升无水乙醇。用封口膜 tightly 封住烧杯，并将封好的烧杯在室温下静置24小时。重复上述步骤两次后，用实验室刮刀将凝胶从烧杯中取出，放入一个2升的瓷质蒸发皿中。用刮刀将凝胶破碎成小块，并将其均匀铺展在蒸发皿表面。待凝胶小块在常温条件下完全干燥后，使用玛瑙研钵和研杵将所得干凝胶研磨成细粉。随后，取一克干凝胶粉末放入一个13毫米的圆柱形压片模具中。使用液压机施加22千牛顿的力，持续90秒，将干凝胶压制成片剂。缓慢释放液压机施加的压力，然后小心地将片剂从模具中取出。将干凝胶小球置于氧化钇稳定氧化锆（YSZ）平板上，然后将平板放入管式炉中心。以每分钟三分之一工作管体积的流速通入氩气，持续至少15分钟，并将出口气体排入通风橱。在持续以恒定流速通入氩气的同时，设置管式炉温控程序为相应的加热程序。启动程序并仔细检查管式炉是否正按照设定程序升温。加热程序完成后，从管式炉中取出样品。使用美工刀从中心位置的干凝胶颗粒上切下一块50毫克的样品。然后用玛瑙研钵和研杵将干凝胶研磨成细粉。取约50毫克细粉放入氧化铝样品坩埚中，用于热重分析。使用热重分析仪，在空气气氛下以每分钟100毫升的流速向样品通气，同时以每分钟10摄氏度的升温速率将样品从室温加热至1200摄氏度。计算在350至700摄氏度之间发生的重量变化百分比，该值对应于样品中的总碳含量。此时，将居中的干凝胶颗粒放入氧化铝坩埚中。将坩埚置于马弗炉中，在700摄氏度下加热两小时。使用不锈钢坩埚钳小心地从箱式炉中取出灼热的坩埚。室温下冷却一小时后，从坩埚中取出多孔白色YSZ支架。此处展示了YSZ支架比表面积随碳模板浓度的变化关系。碳模板浓度和比表面积分别随葡萄糖浓度的增加以及葡萄糖与金属离子摩尔比的增加而系统性升高。通过热重分析测定，当葡萄糖与金属离子的摩尔比分别为0:1和4.5:1时，碳模板浓度分别占总固含量的4 wt%和64 wt%。扫描电镜图像显示，添加葡萄糖的YSZ干凝胶颗粒尺寸比未添加葡萄糖的样品小数倍。在凝胶中添加葡萄糖会形成更小的颗粒，这与其高碳含量和比表面积一致。此处展示了YSZ支架最强YSZ衍射峰的XRD图谱随葡萄糖与金属摩尔比的变化情况。随着摩尔比的增加，晶粒尺寸减小，且晶粒尺寸的变化趋势与比表面积随摩尔比增加而增大的现象一致。YSZ支架的孔径分布随葡萄糖与金属的摩尔比变化而变化，表明孔的数量和尺寸均随摩尔比的增加而增大。在进行该操作时，需注意保持管式炉中惰性气体的密封流动，防止泄漏。按照此方法，还可制备其他陶瓷结构，例如本研究中通过将杂化材料浸渗入传统多孔支架所制得的结构。观看本视频后，您应能够充分理解如何在高温条件下创建、保持和控制陶瓷纳米形貌。

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工程

通过纳米氧化钇稳定的二氧化锆（YSZ）的支架的高温加工<em&gt;原位</em&gt;碳模板干凝胶

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本文介绍了一种非均匀掺杂镨（Pr）的多晶SrTiO3陶瓷的合成与制备方案，并对其热电性能进行了研究。...

非均匀Pr掺杂SrTiO3陶瓷的合成及其热电性能

本文中，我们制备并表征了一种新型的树状分级ZnO/CdSSe纳米结构，其中CdSSe分支生长在垂直排列的ZnO纳米线上。所获得的纳米树结构在太阳能转换及其他光电设备中具有潜在应用价值。...

分级ZnO/CdSSe异质结构纳米树的合成

开发了一种利用放电等离子烧结装置在高压和快速加热条件下制备钛酸锶双晶的有效技术。...

用于制备钛酸锶双晶的放电等离子烧结装置

基于天然产物人发的热解，制备了长而中空的玻璃碳微纤维。碳微机电系统（C-MEMS）和碳纳米机电系统（C-NEMS）的两种制备步骤包括：（i）富碳聚合物前驱体的光刻，以及（ii）图案化聚合物前驱体的热解。...

3D碳微机电系统（C-MEMS）的制备

本文介绍了一种通过热塑性3D打印（CerAM...

基于多种材料的陶瓷部件——通过热塑性3D打印（CerAM - T3DP）增材制造黑白氧化锆部件

本研究展示了采用熔融细丝制造（FFF）技术对不锈钢和氧化锆进行多材料增材制造（AM）。...

金属-陶瓷组分的熔融丝材制造（FFF）

高质量肖特基接触的实现对于异质结构场效应晶体管（HFETs）中实现高效栅极调制至关重要。本文介绍了在等离子体辅助分子束外延法于GaN模板上生长的Zn极性BeMgZnO/ZnO异质结构上制备的高密度二维电子气（2DEG）肖特基二极管的制备方法及其特性。...

采用等离子体辅助分子束外延法生长的Zn极性BeMgZnO/ZnO异质结构上肖特基二极管的制备

学习利用原位碳模板干凝胶法高温加工纳米氧化钇稳定二氧化锆（YSZ）多孔支架的技术。该方法可制备比传统技术表面积大80倍的陶瓷材料，适用于多种混合金属氧化物材料的研究。

高温制备纳米结构氧化钇稳定氧化锆（YSZ）支架原位碳模板干凝胶

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高温制备纳米结构氧化钇稳定氧化锆（YSZ）支架 原位 碳模板干凝胶

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