稀土碳化钼和碳化钼的制备及其性能

摘要

采用普通水溶液法合成了三种AndersonB型结构杂多金属氧酸盐(NH4)3[XMo6O24H6]·7H2O(简写为XMo6，X=Fe、Cr、Ni)，经X射线衍射(XRD)和差热-热重(DTA-TG)方法对其结构和热稳定性进行了表征。
　　利用稀土多元渗法，分别以XMo6为前驱体，以甲醇为扩渗剂或含NdCl3、LaCl3、SmCl3、GdCl3及混合稀土氯化物的甲醇溶液为扩渗剂。制备了碳化钼和稀土碳化钼，并对其结构、组成、价态及电性能、电催化性能进行了研究。结果表明：稀土元素Nd、La、Sm、Gd可渗入到碳化钼的表相及体相，生成了新的稀土化合物稀土碳化钼LnxMoyC，从而使稀土碳化钼电性能得到了显著改善，且在直接甲醇燃料电池(DMFC)中对阳极具有一定的电催化性能。
　　XRD分析表明，稀土碳化钼的晶体结构为单一的六方密堆(hcp)β-Mo2C结构。XPS和EDX测试结果表明，稀土元素Nd、Gd、La、Sm已进入到碳化钼的晶相中，且存在的价态及摩尔百分比分别是La3+(0.19％)、Nd3+(0.18%)、Sm3+(0.17%)和Gd3+(0.16%)。分子式简写为LnxMoyC。
　　TG-DTA热稳定测试表明：LnxMoyC的稳定性较目前工业生产碳化钼的稳定性要高。
　　室温电导率测试结果表明：Mo2C的室温电导率为1.025×102S·cm-1，LnxMoyC的室温电导率为4.692×103S·cm-1，GdxMoyC的室温电导率为2.002×103S·cm-1，均高于目前文献报道的碳化钼室温电导率的最高值1.025×102S·cm-1。前驱体不同，相同的渗剂制备的稀土碳化钼和碳化钼的电导率不同；变温电导率测试结果表明：LnxMoyC在289～490K范围表现出金属行为，而在490～550K范围却表现出显著的半导体行为。Mo2C也在一定温度范围内表现出了半导体行为，但不如LnxMoyC表现的更为明显。
　　以直接甲醇燃料电池(DMFC)为体系，对稀土碳化钼LnxMoyC的电催化性能进行了电化学测试，在甲醇的氧化电位0.8V处，出现强的氧化峰，说明LnxMoyC/C对其具有催化作用。

目录

稀土碳化钼和碳化钼的制备及其性能

PREPARATION AND PERFORMANCE OFRE MOLYBDENUM CARBIDE ANDMOLYBDENUM CARBIDE

摘要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 多金属氧酸盐的研究现状

1.3 Anderson 结构多金属氧酸盐发展现状

1.4 金属间化合物

1.5 过渡族金属碳化物研究进展

1.6 课题研究的主要内容

第2章 试验材料及其方法

2.1 实验试剂及仪器设备

2.2 结构与性能测试方法

2.3 DMFC 阳极电催化性能研究

第3章 稀土碳化钼的制备及其结构表征

3.1 Anderson 结构含过渡金属的多金属氧酸盐的合成

3.2 Anderson 结构多金属氧酸盐的表征

3.3 稀土碳化钼和碳化钼的制备

3.4 XRD 分析

3.5 本章小结

第4章 稀土对碳化钼结构及性能的影响

4.1 电子探针X 射线能谱(EDX)分析

4.2 X 光电子能谱（XPS）分析

4.3 差热-热重(DTA-TG)分析

4.4 导电性能的测试结果

4.5 导电机理探索

4.6 稀土碳化钼电催化性能研究

4.7 比表面与孔径分布测试

4.8 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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