Iranian Journal of Ceramic Science & Engineering

fa بررسی اثر دما، زمان و افزودنی‌های شیمیایی در سنتز نانوذرات پروسکایتی LCF با استفاده از یک روش سل-ژل اصلاح شده Investigation of the Effects of Temperature, Time, and Chemical Additives on the Synthesis of Perovskite LCF Nanoparticles via a Modified Sol-Gel Method سراميک‌هاي سازه‌اي اكسيدي و غيراكسيدي Structural Oxide and Non-Oxide Ceramics پژوهشي Research سلول‌های سوختی اکسید جامد (SOFCs) دستگاه‌های کارآمدی هستند که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی با حداقل انتشار آلاینده‌ها تبدیل می‌کنند. در این پژوهش، از یک روش ساده و مقرون به صرفه‌ی سل-ژل استفاده شد تا اکسید LCF را به طور قابل توجهی با مصرف انرژی پایین‌تر، تعداد مراحل و مدت زمان کم‌تر مراحل به عنوان ماده کاتدی برای SOFCs سنتز می‌کند. همچنین، این تحقیق به بررسی تأثیر پارامترهای مختلف سنتز، از جمله زمان کلسیناسیون، دما و افزودنی‌های شیمیایی بر ویژگی‌های LCF می‌پردازد. تکنیک‌های مشخصه یابی، از جمله تجزیه و تحلیل حرارتی تفاضلی-تحلیل وزنی حرارتی (DTA-TGA)، پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی با تابش میدانی (FE-SEM) و طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، برای ارزیابی خواص ساختاری، ریزساختاری و تأیید موفقیت در سنتزLCF به کار گرفته شدند. نتایج نشان می‌دهند که کلسینه‌کردن در دمای 1200 درجه سانتی‌گراد به مدت 1 ساعت، با استفاده از هر دو ماده اسید سیتریک (CA) و اتیلن گلیکول (EG) به عنوان افزودنی‌های شیمیایی، به ویژگی‌های بهینه‌ای از جمله خلوص مطلوب، تخلخل و اندازه ذرات مناسب برای عملکرد SOFC منجر می‌شود. علاوه بر این، تأثیر دمای کلسیناسیون از 700 درجه سانتیگراد تا 1200 درجه سانتیگراد بررسی شد و یافته‌ها نشان داد که افزایش دما دمای 1200 درجه سانتیگراد منجر به ایجاد ساختاری تک فاز متخلخل با توزیع اندازه ذرات مطلوبی شده است. همچنین، برای بررسی تأثیر دمای کلسیناسیون، در حالی که زمان کلسیناسیون طولانی‌تر عموماً بلورینگی را افزایش می‌دهد، نمونه کلسینه شده در دمای 1000 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت، خواص بهتری را در مقایسه با نمونه کلسینه شده به مدت 3 ساعت نشان داد، که ناشی از کاسیناسیون بیش از حد و رشد بیش از حد ذرات می‌باشد. <div>  <div id="ftn1"></div></div> Solid oxide fuel cells (SOFCs) are efficient energy conversion devices that transform chemical energy into electrical energy with minimal pollutant emissions. In this study, a simple and cost-effective modified sol-gel method was employed to synthesize La₁₋ₓCaₓFeO₃ (LCF) oxide as a cathode material for SOFCs with significantly reduced energy consumption, fewer processing steps, and shorter synthesis time. The research focuses on the influence of key synthesis parameters—including calcination time, temperature, and chemical additives—on the properties of the resulting LCF material. Characterization techniques such as differential thermal analysis and thermogravimetric analysis (DTA-TGA), X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) were utilized to assess the structural, microstructural, and chemical properties, as well as the success of LCF synthesis. The results indicate that calcination at 1200 °C for 1 hour in the presence of both citric acid (CA) and ethylene glycol (EG) as chemical additives yields optimal features, including desirable phase purity, porosity, and particle size for SOFC performance. Furthermore, the effect of calcination temperature, ranging from 700 °C to 1200 °C, was systematically investigated. The findings demonstrate that increasing the temperature to 1200 °C leads to the formation of a porous single-phase structure with favorable particle size distribution. Additionally, while longer calcination durations generally enhance crystallinity, the sample calcined at 1000 °C for 1 hour exhibited superior properties compared to the sample treated for 3 hours, likely due to over-calcination and excessive grain growth. سلول سوختی اکسید جامد (SOFCs), کاتد پروسکایتی, (LCF) La1-x,CaxFeO3, سنتز سل_ژل, پارامترهای سنتز Solid oxide fuel cells (SOFCs), perovskite cathode, La₁₋ₓCaₓFeO₃ (LCF), sol-gel synthesis, synthesis parameters 28 45 http://ijcse.ir/browse.php?a_code=A-10-875-1&slc_lang=fa&sid=1 Parinaz Hosseinzadeh Kouhi پری‌ناز حسین زاده کوهی parinazhzk@gmail.com 10031947532846005376 10031947532846005376 No IUST دانشگاه علم و صنعت ایران Mahdi Darab مهدی داراب darab@iust.ac.ir 10031947532846005377 10031947532846005377 No IUST دانشگاه علم و صنعت ایران Rouholah Ashiri روح‌اله عشیری ashiri@iust.ac.ir 10031947532846005378 10031947532846005378 Yes IUST دانشگاه علم و صنعت ایران