论文摘要
钙钛矿结构混合导体氧化物材料是一类得到广泛应用和研究的功能材料,也是目前研究较多的一种氧分离材料。它们的氧含量与环境氧分压、温度存在一个平衡关系。混合导体氧化物中存在的氧缺陷使氧离子可以在晶格中扩散迁移,这种氧扩散行为是它们在透氧膜材料、氧传感器、燃料电池电极材料和电解质材料应用的基础。YBaCo4O7（简称114相）氧化物是一类新近合成的混合导体氧化物。研究发现,当在含氧气氛（空气、氧气）中升温时,从室温加热到1000℃时,YBaCo4O7会经历两个奇异的氧吸附和脱附过程。YBaCo4O7氧吸附／脱附性能与其晶格结构及Co离子的可变价性密切相关。其中中低温（200-450℃）的氧吸附脱附及渗透扩散行为在其他混合导体氧化物中是比较少见的。这使这种材料在氧分离方面有很大的潜在应用价值。本文对YBaCo4O7掺杂的研究主要期望增大材料在中低温区的氧吸附性能,以及在不明显改变材料性能的情况下尽量降低材料的成本。实验中用XRD研究了对Y位Zr、Tb掺杂及对Co位Fe、Ni掺杂时样品的成相情况,用热重法研究了掺杂后样品的氧吸附脱附性能。热重结果显示,对YBaCo4O7进行Y位Zr、Tb高价元素掺杂后,Yo.9Zr0.1BaCo407、Y0.50Tb0.50BaCo407样品的中低温区的氧吸附性能提高了；通过在合理改变氧分压和原料可以制备出YBaCo2Fe2O7,用铁替代钴有效地降低了材料的成本,但是其氧吸附量降低了,反而对应用不利。对Co位进行Ni掺杂时,样品的氧吸附脱附性能降低。掺杂影响的主要机理可能是元素化合价,氧离子与阳离子的结合能以及晶格结构等。目前,广泛研究的透氧膜材料只有在较高温度下（800-900℃）具有活跃的氧扩散行为,工作温度过高,不仅使材料的结构容易被破坏,而且能耗高,对实际应用也不利。因此,探索能在较低温度下就有较活跃氧扩散行为的新型材料是发展新型氧分离材料的关键问题。鉴于YBaCo4O7在200-450℃的氧吸附脱附行为,我们探索设计了410℃温区恒温温度梯度透氧测试装置,使膜一侧处于吸氧温度,另一侧处于脱氧温度,研究了YBaCo4O7温度梯度透氧膜的透氧量情况。
论文目录
摘要Abstract1 绪论1.1 钙钛矿混合导体氧化物的晶体结构和性质特征1.1.1 晶体结构1.1.2 钙钛矿结构的非化学计量性1.1.3 氧吸附脱附性1.1.4 透氧性研究1.2 混合导体氧化物的应用1.2.1 空分制氧1.2.2 固体氧化物燃料电池（SOFC）1.2.3 氧传感器1.2.4 混合导体膜在POM中的应用4O7的结构与性能'>1.3 YBaCo4O7的结构与性能4O7的结构'>1.3.1 YBaCo4O7的结构4O7的性能研究'>1.3.2 YBaCo4O7的性能研究1.4 本论文研究内容2 实验部分2.1 实验仪器2.2 实验原料2.3 混合导体材料粉体的制备方法2.3.1 固相反应法2.3.2 溶胶凝胶法2.3.3 溶液法2.4 样品的性能表征2.4.1 物相结构的XRD分析2.4.2 TG分析2.4.3 透氧性能分析4O7的氧吸附脱附性能的影响'>3 元素部分替代对YBaCo4O7的氧吸附脱附性能的影响2Fe2O7的氧吸附脱附性能研究'>3.1 YBaCo2Fe2O7的氧吸附脱附性能研究3.1.1 样品的制备3.1.2 样品的XRD分析3.1.3 TG实验分析研究1-xZrxBaCo4O7的氧吸附与脱附性能研究'>3.2 Y1-xZrxBaCo4O7的氧吸附与脱附性能研究3.2.1 样品的制备3.2.2 XRD分析3.2.3 SEM分析3.2.4 TG实验分析研究xY1-xBaCo4O7的氧吸附脱附性能研究'>3.3 TbxY1-xBaCo4O7的氧吸附脱附性能研究3.3.1 样品的制备3.3.2 XRD分析3.3.3 TG性质研究4-xNixO7的氧吸附脱附性能研究'>3.4 YBaCo4-xNixO7的氧吸附脱附性能研究3.4.1 样品的制备3.4.2 XRD分析3.4.3 TG实验分析研究3.5 本章小结4O7的温度梯度透氧性能研究'>4 YBaCo4O7的温度梯度透氧性能研究4.1 混合导体透氧膜的透氧机理4.2 温度梯度透氧膜的原理4.3 实验部分4.3.1 样品的制备4.3.2 实验装置4.3.3 玻璃陶瓷胶的制备4.4 结果与讨论4.5 本章小结5 总结与展望参考文献硕士期间发表的论文致谢
相关论文文献
标签：元素掺杂论文; 氧吸附氧脱附论文; 温度梯度透氧论文;
掺杂对YBaCo4O7的氧吸附脱附影响及透氧性能研究
下载Doc文档