质子陶瓷膜燃料电池作为固体氧化物燃料电池低温工作的一种有效途径而受到了广泛的关注. 本文介绍了以高温质子导体为电解质的质子陶瓷膜燃料电池的进展, 指出传统质子陶瓷膜燃料电池较差的化学稳定性是阻碍其发展的重要因素. 重点评述了近期化学稳定性好的高温质子导体电解质材料的发展以及新的掺杂体系对于经典BaCeO₃基质子导体在化学稳定性、电导率和烧结活性等方面的作用, 分析了高温质子导体作为电解质材料在质子陶瓷膜燃料电池发展中存在的问题和发展的方向.

在分析R3m(No.166)中3a位和3b位原子对各（hkl）晶面结构因子的贡献时发现, 它们有相加和相减关系. 成相加关系的衍射线强度与混合占位参数X无关, 而为相减关系的衍射线强度随混合占位参数X明显变化. 因此, 提出用相加和相减两线条的衍射积分强度比的新方法来研究这类材料中Li、Ni的晶体学占位问题. 获得 (I₀₀₃/I₁₀₄)^1/2、(I₁₀₁/I₀₁₂)^1/2、(I₁₀₁/I₁₀₄)^1/2与混合占位参数X均为线性关系. 反之, 由实验测得实际样品的衍射积分强度比(I₀₀₃/I₁₀₄)^1/2、(I₁₀₁/I₀₁₂)^1/2、(I₁₀₁/I₁₀₄)^1/2, 用线性关系计算求得对应的混合占位参数X.

采用共沉淀法制备了掺杂Y³⁺、Bi³⁺的CeO₂-ZrO₂-Al₂O₃（CZA）储氧材料, 并通过XRD、低温N₂吸附-脱附、氧脉冲吸附（OSC）及H₂-TPR等手段进行了表征. XRD结果表明, 600℃和1000℃焙烧后, Y³⁺、Bi³⁺的加入没有改变物相结构, 所有样品均形成单一立方相萤石结构固溶体. 低温N₂吸附结果表明, Y³⁺掺杂的Ce_0.6Zr_0.3Y_0.1O_1.95-Al₂O₃（CZYA）材料, 其织构性能及热稳定性都有很大的改善, 1000℃老化5h后, 比表面积和孔容可分别达80.75m²/g 和0.22mL/g. OSC和H₂-TPR结果表明, 同时掺杂Y³⁺、Bi³⁺的Ce_0.6Zr_0.2Y_0.1Bi_0.1O_1.9-Al₂O₃（CZYBA）材料, 其储氧性能明显增强, 经600和1000℃焙烧后分别达到461和242μmol/g; 同时掺杂Y³⁺、Bi³⁺增强了CZA材料的还原性能, 1000℃老化5h后还原峰温度从546℃降低到429℃.

以水热反应法制备了ZrW₂O₇(OH)₂(H₂O)₂ 粉体, 利用TG-DTA、XRD、DRS和BET 等手段对其理化性能进行表征, 并考察了其在紫外光照射下分别以CH₃OH 为电子给体和以AgNO₃ 为电子受体时的光解水产氢产氧性能. 结果表明：制备的样品为结晶良好且晶相单一的四方相 ZrW₂O₇(OH)₂(H₂O)₂ 粉体, 吸收边为310nm, 带隙值为3.9eV, 比表面积为 5.9m²/g. 在以 CH₃OH 为电子给体的条件下， 0.3wt% Pt/ZrW₂O₇(OH)₂(H₂O)₂ 的光解水产氢平均速率为 3.7μmol/h, 以 AgNO₃ 为电子受体的条件下 ZrW₂O₇(OH)₂(H₂O)₂ 的产氧平均速率为 27.8μmol/h. 本研究表明, 包含 OH 基的 ZrW₂O₇(OH)₂(H₂O)₂ 具有光解水产氢产氧能力, 能带结构符合光解水要求, 是一种新型的光解水材料.

利用高压固相反应方法成功合成了Ba填充型方钴矿化合物Ba_xCo₄Sb₁₂(0.2≤x≤0.8), 并探讨了Ba填充及合成压强对化合物电学性能的影响. 采用XRD和SEM确定了相组成和晶体形貌, 并在室温下测试了材料的电阻率及Seebeck系数. 实验结果表明：高压可有助于提高Ba在CoSb₃中的填充含量; 化合物Ba_xCo₄Sb₁₂的晶粒直径处于微纳米级而且样品中含有大量的微气孔; 在合成压强为4.25GPa时, 样品Ba0.8Co4Sb12获得最高的功率因子13.19μW/(cm·K²).

采用直流磁控溅射法制备Al和Sb交替层,在真空环境下进行高温退火后得到了AlSb多晶薄膜. 通过X射线衍射（XRD）、霍尔效应、暗电导率温度关系以及透反射光谱研究了薄膜的结构、电学和光学性质. 结果表明,退火后形成的AlSb多晶薄膜呈立方相,沿（111）择优取向,且导电类型是P型,载流子浓度为1019cm^-3,吸收系数在可见光波段大于104cm^-1. 样品在580℃退火后,间接跃迁光能隙为1.64eV,且升温电导激活能为0.01eV和0.11eV. 此方法制备的AlSb多晶薄膜应用于TCO/CdS/AlSb/ZnTe:Cu/Au结构的太阳能电池中, 得到了107mV的开路电压.

采用电子束蒸发方法在透明导电玻璃FTO上沉积Ti金属薄膜, 室温条件下在C₂H₆O₂+NH4F中通过恒压阳极氧化法制备出超长TiO₂纳米管阵列/FTO电极, 并通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）, 透射电子显微镜（TEM）, X光电子能谱（XPS）, X射线衍射（XRD）及光谱分析等方法对纳米管阵列/FTO电极进行了表征. 研究表明, 制备出的TiO₂纳米管阵列内径43nm, 管长5.4μm, 经退火处理后得到长度为5μm锐钛矿相TiO₂纳米管阵列/FTO透明电极, 在可见光波长段的透射率为45%, 在400nm波长处有一明显吸收峰.

以钛酸丁酯(TBT)、二苯基二甲氧基硅烷(DPS)以及γ-(2, 3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTS) 为原料, 采用溶胶凝胶法, 经涂膜、固化, 制备了一系列TiO₂-有机硅涂层材料.通过不同方法对杂化涂层的微结构、光学、热学和机械性质进行了表征.结果表明, 在可见光范围内, 所得杂化涂层材料的透过率在90%以上, 且随着Ti含量的增加而减小.当Ti含量在10mol%～70mol%范围内, 涂层折射率在1.54～1.64范围内可调.

采用锆英砂包埋法, 在石墨表面制备了ZrC-SiC复合涂层, 利用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段, 研究了涂层的形貌和结构, 并通过热力学计算分析了复合涂层的形成过程. 结果表明：复合涂层主要由ZrC和SiC相组成, 局部存在SiC晶粒. 由内向外, 复合涂层形成了明显的双层结构, 且主要由SiC富集内层和ZrC外层组成, 热力学计算结果表明, 包埋过程中各还原产物生成温度段的不同是复合涂层形成双层结构的主要原因, 由于包埋过程中形成的中间相液Zr能流动封填涂层中存在的裂纹孔洞等缺陷, 故反应后能制得致密的ZrC-SiC复合涂层.

采用共混法在聚酰亚胺前驱体中引入Fe₃O₄纳米粒子, 经高温热解炭化制备了杂化功能炭膜. 采用XRD、TEM和VSM等分析方法对所制备的功能炭膜进行表征, 并探讨了Fe₃O₄纳米粒子的掺杂量及炭化终温对功能炭膜气体分离性能的影响. 结果表明, Fe₃O₄纳米粒子在热解炭化过程中发生了物相形态的改变, 并对前驱体起到了催化石墨化的作用, 使功能炭膜具有类石墨片层和乱层炭的两种炭结构形态, 同时具有磁性. 气体渗透实验表明, 掺杂Fe₃O₄纳米粒子使所制备的功能炭膜具有“分子筛分”的分离特征, 提高了炭膜的气体渗透性能, 特别是对小分子气体H₂的渗透性提高了61倍, H₂/CO₂的分离选择性也明显得到改善. Fe₃O₄的掺杂量和炭化终温对炭膜的气体分离性能有显著影响. Fe₃O₄添加量为20wt%的功能炭膜对H₂、CO₂、O₂、N₂和CH₄等纯气体的渗透系数分别为15476、4385、1565、193和114Barrers ［1Barrer =1×10^-10cm³(STP)·cm/(cm²·s·cmHg)］.

利用锂钙硼玻璃在磷酸盐溶液中的原位转化反应制备表面多孔且中空的羟基磷灰石（HAP）微球, 通过XRD、SEM和BET对微球的物相组成、形貌和球壳的孔结构进行了表征. 结果表明, 微球具有良好的中空结构, 600℃热处理后, 微球球壳完全由HAP晶体组成, 并显示出一定的机械强度（单个微球的抗压强度达到(2.1±0.6)MPa）, 球壳的气孔率为85%, 平均孔径60nm. 此外, 对中空HAP微球的形成机理进行了分析. 在磷酸盐溶液中, 玻璃表面原位生成Ca-P-OH水化物, 并在玻璃表面原来Ca²⁺的位置沉积下来, 形成微球壳, 而由Li⁺和B³⁺占据的位置, 因其溶出形成孔隙. 这样的结构将使之成为贮库型药物释放系统的载体.

制备了能用于切除关节腔滑膜的放射性硼酸镝锂（DyLB）玻璃微球, 通过体外试验和动物试验研究了DyLB玻璃微球的降解性和生物相容性. 实验结果表明：DyLB微球在SBF9模拟体液中发生非均匀性溶解, 浸泡7d后, Dy³⁺的溶出量低于原始玻璃组成中Dy元素总量的0.0026wt%, Li+的溶出量则超过Li元素总量的53wt%. 失重实验表明, DyLB微球具有部分生物可降解性, 对所研究的三个组成, 在SBF9中浸泡1d后, DyLB玻璃微球的总失重量约16%～43％; 浸泡7d后, 微球与SBF9模拟液反应达到平衡, 失重量达到25%～55%. 同时, DyLB微球具有良好的生物相容性, 微球植入小鼠体内2周后, 形貌发生变化并逐渐降解, 期间没有引起组织损伤或异常炎症反应; DyLB微球经中子激活, 活化后核纯度指标大于99.9%, 符合临床应用要求.

以牛血清蛋白(BSA)单层分子膜为有机模板, 通过氨气扩散促进前驱体溶液中的硫代乙酰胺水解, 在气液界面上制备了取向单一的PbS晶体. 并用扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对其进行了表征. 结果表明：利用该方法制备的PbS晶体为均匀分布的四方形颗粒, 沿(200)晶面取向生长并呈现单晶结构. 分析认为形成这种结构的主要原因是BSA分子与Pb²⁺之间的静电相互作用和空间几何结构的匹配. 本实验为制备具有特殊结构的无机晶体材料提供了一种可能的途径.

以聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpylrrolidone, PVP) 和金属盐为原料, 采用静电纺丝法制备了SrFe₁₂O₁₉/PVP复合纤维前驱体, 前驱体经焙烧后得到M型锶铁氧体纳米纤维. 通过FTIR、TG/DSC、XRD、SEM和VSM技术对复合纤维前驱体及所制备的M型锶铁氧体纳米纤维进行了表征. 结果表明, 复合纤维前驱体的直径与溶液中金属盐浓度有关, 随盐浓度的升高纤维直径增大; 经800℃焙烧2h后, 得到纯相M型锶铁氧体纳米纤维, 直径在100～150nm, 组成纤维的平均晶粒大小约为49nm, 且随焙烧温度的升高, 晶粒长大; 经1000℃焙烧2h后得到的锶铁氧体纤维的磁性能最佳, 此时纤维平均直径约为100nm, 晶粒尺寸约为61nm, 室温下测得的饱和磁化强度为68.5A·m²/kg, 矫顽力为503kA/m.

用溶胶凝胶法制备了Li_0.35Zn_0.3Fe_2.35O₄粉体, 采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了样品在2～18GHz频率范围的复介电常数ε_r（ε_r＝ε′-jε″）和复磁导率μ_r（μ_r=μ′-jμ″）. 采用传输线理论公式, 对材料的吸波性能进行了模拟. 结果表明, 随着匹配厚度d的增加, 吸波性能增强. 当d=4mm时, 材料的吸波曲线出现双吸收峰; d=5mm时, 材料的吸收峰值位于4.4GHz, 反射率为-19.96dB, -10dB吸收带为2.8～9.0GHz, 带宽为6.2GHz. 吸波材料在低频区有良好的吸波性能.

按组成Li_0.35Zn_0.30Fe_2.29Mn_xO_4-δ+0.005mol%Bi₂O₃和Li_0.35Zn_0.30Fe_2.29O_4-δ+0.005mol%Bi₂O₃+x/3mol%Mn₃O₄(x=0.02~0.08) 在920和950℃制备缺铁LiZn铁氧体,分别在原料和预烧料中添加Mn₃O₄. 结果表明：920℃烧结时, 在原料中添加适量Mn₃O₄可提高样品饱和磁化强度Ms和剩磁Br, 降低矫顽力Hc, 而在预烧料中添加Mn₃O₄对Ms和Br影响不大, 不完全固相反应导致两种样品Hc很高, 但在原料中添加Mn₃O₄的样品H_c相对较低. 950℃烧结时, 两组样品Hc均大幅下降, 但在原料中添加Mn₃O₄的样品Hc反而相对较高. 两种方式添加Mn₃O₄均可提高电阻率ρ, x=0.06时ρ出现峰值, 且在原料中添加Mn₃O₄的样品ρ较高.

利用自组装单层膜技术, 以三氯十八烷基硅烷（OTS）为模板, 以硝酸铋和硝酸铁为原料, 柠檬酸为络合剂, 在玻璃基片上制备了铁酸铋晶态薄膜. 探讨了薄膜的煅烧温度和沉积温度对BiFeO₃薄膜的影响. 通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及原子力显微镜（AFM）测试手段对BiFeO₃薄膜的物相组成、显微结构和表面形貌进行了表征, EDS能谱测试为铁酸铋薄膜的化学组成提供了有力的证据. 结果表明：利用自组装技术在600℃热处理后成功制备出了纯净的BiFeO₃晶态薄膜, 当沉积温度为70～80℃时铁酸铋薄膜结晶良好, 样品表面均匀、致密.

采用真空热压工艺, 在烧结温度1750℃、烧结压力32MPa、保温时间5min的工艺条件下制备了添加不同量纳米六硼化钙（CaB₆）粉末的微米烧结体, 研究了纳米粒子含量对CaB6烧结体形貌组织和力学性能的影响. 纳米粉末加入量为10wt%纳米/微米复合陶瓷的致密度和力学性能最佳, 硬度、弯曲强度和断裂韧性分别为92.6 HRA、331.7MPa和3.06MPa·m^1/2, 优于微米烧结体和添加镍作为烧结助剂的烧结体. 纳米粒子对微米颗粒晶界的填充和在复合烧结体中形成的“内晶型”晶粒结构是提高复合陶瓷致密度和力学性能的主要原因.

通过有机化学合成法使苯胺单体接枝到碳纳米管表面, 然后再经化学原位聚合法制备碳纳米管/聚苯胺复合材料. 用傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对复合材料的成分和形貌进行表征. 用循环伏安法、恒流充放电和电化学阻抗等电化学测试手段来表征复合材料的电化学性能. 研究结果表明，所制备的复合材料比容量可达到152F/g（有机电解液）, 显著高于同样条件下的纯聚苯胺、纯碳纳米管及由原位化学聚合法所制备碳纳米管/聚苯胺复合材料的电化学容量(65、25、80F/g), 显示出良好的应用前景.

以氯化铝、氢氧化钠为原料, 在水热条件下制备的纳米γ-AlOOH为宽度10～30nm、 长度100～300nm、 长径比5～15的条状物. 由于纳米γ-AlOOH比表面积很大, 表面羟基的作用不能忽略不计, 因此纳米γ-AlOOH的热分解过程表现出不同的特征, 表面羟基即化学吸附水脱出过程应作为单独的过程对待. 纳米γ-AlOOH的热分解过程分为4个阶段：物理吸附水的脱出; 化学吸附水的脱出; 结构水脱出并转变为氧化铝中间相; 氧化铝中间相中残留羟基的脱出. 4个阶段的激活能E分别为：-1.21、-16.57、-167.62和-7.61kJ/mol.

为了评价不同形貌的纳米羟基磷灰石粒子(nano-HA)对脑胶质母瘤细胞系U87细胞的作用，合成了三种不同形貌的nano-HA，与U87细胞共培养，培养基中同时还添加了聚乙二醇(PEG)，以保持nano-HA的稳定性。透射电镜(TEM)及动态光学散射(DLS)测定高度分散在培养基中nano-HA的稳定情况和粒子大小，MTT法检测了nano-HA对U87细胞的作用。实验结果表明，nano-HA可显著抑制U87细胞增殖；并且，针状纳米粒子的抑制能力要强于另外两种粒子。此外，通过RT-PCR检测发现不同形貌的nano-HA可不同程度的下调细胞的Toll样受体4(TLR4)的表达水平，这可能是其具有不同生物学活性的原因之一。然而，二者之间的具体关系和作用机制，尚需进一步的研究证实。

使用P123作为模板剂，采用不同的硅源（正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，硅酸钠）在弱酸性的条件下（pH = 4.4, 乙酸-乙酸钠缓冲溶液）合成掺杂铁的介孔氧化硅材料。正硅酸甲酯和硅酸钠形成有序的二维六方相的介孔结构，而正硅酸乙酯形成了囊泡结构。紫外可见漫反射光谱和紫外共振拉曼光谱表明，在环境友好的条件下，采用硝酸铁和硅酸钠可以合成出高度隔离的铁物种。缓冲溶液提供了一条便捷的途径，通过简单改变硅源来控制介孔结构。掺杂铁的介孔氧化硅材料在苯酚的羟化反应中表现出优异的催化性能，主要由于铁物种高度分散在氧化硅载体上，介孔结构使铁活性位更易于接近反应物分子。