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固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转化率高且燃料适用性强的能源技术，因此，近些年来一直被广泛地研究。目前，开发中低温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)被认为是一个重要发展方向，实现这一目标的好处是，可以降低制造成本并提高使用寿命。铈基材料正是一种适用于这类中低温固体氧化物燃料电池的关键材料，本论文主要研究了花状纳米铈基材料的合成、表征和它们的催化行为，并探索这些材料在中低温固体氧化物燃料电池中的应用。
成功制备了多种元素掺杂的花状CeO2，研究了10mol％的Y、La、Zr、Pr和Sn掺杂对花状CeO2的物理化学性质的影响。发现不同元素的掺杂改变了CeO2中氧空位浓度以及铈离子的价态分布；发现掺杂提高了花状铈基材料的纳微结构在高温下的稳定性；对比未掺杂的花状CeO2对CO的催化氧化活性，还发现通过Pr和Sn这样易变价的元素掺杂，花状铈基材料的催化活性获得进一步提高，而稳定价态的Y、La和Zr元素掺杂使得花状CeO2催化活性下降。
通过浸渍法制备了Cu，Ag和Mn氧化物负载的花状氧化铈，并测试了他们对CO的催化氧化活性。Cu负载的花状CeO2显示了最高的催化活性，对应50％CO转化率的温度为65℃，然而在95℃的稳定性测试中，Cu/CeO2催化剂表现出明显的衰减，进一步研究表明，由于催化剂活性位缺氧导致的积碳是造成活性衰减的原因，通过共负载Mn或Ag，Cu/CeO2催化剂的稳定性得到明显改善。研究还发现纳米结构的MnO2和Cu2O对CO的催化氧化活性明显低于Cu/CeO2。这些结果说明CeO2对Cu催化剂来说是一种活性载体，并且加入第二相活性金属，例如Mn或Ag，能够通过改善氧吸附来提高Cu/CeO2催化剂的抗积碳能力。
研究了花状的Ce0.9Sm0.1O1.95(FSDC)作为催化层，分别在中低温固体氧化物燃料电池阳极和阴极的性能表现。相比同条件下的共沉淀法和甘氨酸法制备的Ce0.9Sm0.1O1.95粉体，FSDC表现出了较好的动力学性能，这是由其本身的高比表面积，开放介孔结构和纳米晶粒组成的特质所引起的。
这些结果展示了利用花状铈基材料构筑全铈基的中低温固体氧化物燃料电池的可行性。