Ni掺杂对Ba_(0.5)Sr_(0.5)FeO_(3-δ)混合导体透氧材料结构及性能的影响

采用乙二胺四乙酸(EDTA)-柠檬酸配位法制备具有钙钛矿结构的Ba0.5Sr0.5Fe1-xNixO3-δ(x=0、0.03、0.05、0.07和0.1)混合导体氧化物,考察Ni掺杂量对材料结构与性能的影响。借助于X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和氧渗透性能分析,对试样的相组成、微观形貌、热膨胀行为以及氧渗透性能进行测试与表征。结果表明:少量Ni的掺杂可以提高试样的透氧性能,当Ni的掺杂量较低(x<0.07)时,试样为单一的钙钛矿相,具有较好的氧渗透性能及稳定性。当Ni掺杂量较高(x≥0.1)时,试样中出现第二相,且氧渗透性能随第二相的出现而大幅降低。

BaBO_3系列透氧材料最优成份规律的理论研究

本文利用第一性原理的密度泛函理论计算方法,对BaBO3系列透氧材料所涉及的4种结构(立方相、六方相、BaBO2和BaBO4)进行了几何优化模拟,得到了来自第4,第5和第6周期中48个B位元素替换后的优化结构,通过这4种虚拟相之间结合能的比较,了解B位元素在稳定立方相中的作用和规律,并讨论了B位元素对晶格稳定性和立方-六方相变的影响.结合实验数据总结分析,本文发现了现有的透氧材料最优透氧性能成份的范围和规律,为今后ABO3系列的透氧材料成份的定量优化设计提供一个理论指导.

系统选择钙钛矿型透氧膜材料

提出了一套系统选择具有高透氧能力、结构稳定性及热化学稳定性的钙钛矿型混合氧离子电子导体透氧膜材料的策略，在此策略指导下开发出了若干新的导体膜材料．采用了标准陶瓷法、络合法等对材料进行了合成，采用色谱法及Ｘ射线粉末衍射法分别对其透氧性能与稳定性进行了测定与表征，并将其与几种典型透氧膜材料进行了比较．结果表明此系列新材料确实具有预期的透氧性能与结构和热化学稳定性．典型材料，Ｂａ０．5Ｓｒ０．５Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３－δ导体膜在８５０℃下透氧量达１．１６ｍＬ［ＳＴＰ］·ｃｍ－２·ｍｉｎ－１，并在长达１０００多小时的测定中保持稳定的透氧能力．

Bi_2CuO_4的氧渗透和高温电导性能研究

通过固相烧结法制备了Bi2 CuO4材料 ,并对其在中高温下的电导性能及氧渗透性能进行了研究 .研究表明 ,Bi2 CuO4在 70 0℃以下时为电子导体 ,而在 70 0℃以上时其离子电导随温度的增加而显著的增加 ,在 780℃左右时与其电子电导相当 ,是一种较好的氧离子 电子混合导体 .氧渗透测量表明 :在 786℃时 ,厚度为 1 .72mm的样品在上表面氧分压为 0 .2 0 9atm ,下表面氧分压为 0 .0 0 6atm时的氧渗透率达到 5.93×1 0 -8mol/scm2 .

富甲烷部分氧化制氢气混合导体材料的研究进展

综述了混合导体透氧膜材料用于富甲烷气体部分氧化制氢气的研究状况。介绍了混合导体材料用于富甲烷气体部分氧化制氢气的工作原理,BaCoO3基单相混合导体材料、及体相掺杂或使用催化剂对此类材料的改性研究,双相混合导体透氧膜材料。并对混合导体膜材料的应用前景和改进方向进行了展望。

KOH处理法固相合成钙钛矿型氧化物Ba_(1.0)Co_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3-δ)

采用固相反应法以KOH室温预处理后的BaCO3,CoCO3,Fe2(C2O4)3.5H2O和Nb2O5混合原料,在空气或氮气气氛中合成了立方钙钛矿相复合氧化物Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ粉体,并用合成粉体制备了透氧膜片。利用XRD和SEM等手段研究了合成温度和焙烧气氛对合成粉体相转变和形貌的影响。KOH预处理得到的前驱体在N2气中于1173K焙烧10h合成了立方相Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ的粉体,与在空气中焙烧相比合成温度降低250K。利用前驱体在1073K焙烧10h所得粉体在空气中烧成了透氧膜片。讨论了烧成温度对膜显微结构的影响,在空气中于1373K保温10h制备的膜表断面非常致密,满足透氧膜工作的气密性要求。

固相反应合成Ba_(1.0)Co_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3-δ)的动力学(英文)

依据新的固相反应模型,采用非等温热重和差示扫描量热法研究了由BaCO3和Co3O4、Fe2O3、Nb2O5粉末固相反应合成Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ的动力学.考察了高速机械搅拌方式混料和球磨方式混料对合成动力学的影响.结果表明,反应过程分为两个阶段:第一阶段为BaCO3和Co3O4、Fe2O3、Nb2O5之间的加成反应;第二阶段为加成反应生成的BaCoO3、BaFeO3和BaNbO3三相之间固溶生成均相的Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ,此过程中伴随有氧的脱出.应用修正的模型对实验结果进行了拟合,实验数据和理论模型符合良好.高速机械搅拌样品加成反应阶段的活化能为376.76kJ·mol-1,仅为球磨样品加成反应阶段活化能494.76kJ·mol-1的3/4.高速机械搅拌工艺促进了离子的扩散,有利于后续反应的进行,是更为有效、节能、环保的混料方式.

固相反应合成钙钛矿型氧化物Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ的机理

以BaCO3、Co3O4、Fe2O3和Nb2O5粉末为原料,通过固相反应合成了钙钛矿型复合氧化物Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ.利用XRD、SEM和TGA-DSC同步热分析仪等研究了合成该材料的反应过程.结果发现,在固相反应法合成Ba1.0Co0.7Fe0.2-Nb0.1O3-δ的过程中,首先出现的是BaCoO3、BaFeO2.9相和Ba5Nb4O15相,在1 473 K烧结10 h能够得到立方钙钛矿相的Ba1.0-Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ.通过分析,整个反应过程分为两个阶段:第一阶段为BaCO3和Co3O4、Fe2O3、Nb2O5之间的加成反应;第二阶段为加成反应生成的BaCoO3、BaFeO2.9和Ba5Nb4O15三相之间逐渐固溶生成均相Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ,此过程伴随有氧的脱出.