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新型铝酸盐基导电陶瓷的制备与性能研究

2020-12-10阅读(278)

新型铝酸盐基导电陶瓷的制备与性能研究

论文摘要

混合导电陶瓷材料由于在固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、氧分离膜、氢分离膜、膜反应器、传感器等方面具有十分重要的应用价值和广阔的应用前景而得到广泛关注。本论文采用有机凝胶法结合后期致密化烧结制备了Ln0.9Sr0.1Al1–xMxO3–δ（Ln=Sm、Nd、Pr；M=Co、Mn、Fe、Cr）系列导电陶瓷材料，研究了烧结制度、掺杂离子种类及含量对陶瓷的结构、相组成及电性能的影响。实验结果说明：1.凝胶前躯体经过900℃焙烧5h可制得结晶良好的钙钛矿型纳米陶瓷粉体。前躯体粉体经过烧结后可制得致密度较高的陶瓷材料。材料的致密度及电导率随着烧结温度的升高而逐渐增大。但烧结温度超过一定的值后，由于过度烧结引起的晶粒的过度生长会导致材料的致密度降低，电导率也随之劣化。2.随着掺杂含量的提高，样品的晶格常数大体上呈现逐渐增大的趋势，这主要是由于掺杂引入的过渡金属离子的半径大于Al3+的离子半径导致。此外，在同一材料体系中，随着掺杂离子的离子半径的增大，晶格常数逐渐增大。Sm0.9Sr0.1Al1-xCrxO3-δ系列陶瓷中x=0.2时的晶格常数发生了异常变化，其数值较x=0.1时有所下降。Pr0.9Sr0.1Al1-xCoxO3-δ系列陶瓷中x=0.5时的晶格常数发生偏离变化规律，其数值较x=0时更小。3.随着掺杂离子掺杂量的提高，材料的电导率逐渐增大。在同一材料体系中，材料的电导率按过渡金属种类Cr、Mn、Fe、Co的顺序增大，而活化能的变化规律恰好相反。这些变化可用过渡金属离子的半径、过渡金属离子-氧的键能及共价性来解释。Sm0.9Sr0.1Al1-xCrxO3-δ系列陶瓷中x=0.2时的电导率发生了异常变化，其数值较x=0.1时有所下降，而活化能却有所增大。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 导电陶瓷材料概述
  • 1.2 电子导电陶瓷材料的应用
  • 1.2.1 高温发热体
  • 1.2.2 半导体陶瓷材料
  • 1.3 离子导电陶瓷
  • 1.3.1 氧离子导电陶瓷
  • 1.3.2 质子导体
  • 2O3固体电解质'>1.3.3 钠离子导体——β-Al2O3固体电解质
  • 1.3.4 离子导电陶瓷的应用
  • 1.4 离子-电子混合导电陶瓷
  • 1.4.1 复相混合导电陶瓷材料
  • 1.4.2 单相混合导电陶瓷材料
  • 1.4.3 混合导电陶瓷材料的应用
  • 1.5 导电陶瓷粉体的常用制备方法
  • 1.5.1 固相合成法
  • 1.5.2 溶胶-凝胶法
  • 1.5.3 燃烧合成法
  • 1.5.4 共沉淀法
  • 1.6 铝酸盐基导电陶瓷材料的研究进展
  • 1.7 选题背景及研究内容
  • 第2章 实验原料、设备仪器及测试方法
  • 2.1 实验原料
  • 2.2 主要实验仪器
  • 2.3 材料的表征方法
  • 0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ（M=Co, Cr）导电陶瓷的制备与表征'>第3章 Sm0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ（M=Co, Cr）导电陶瓷的制备与表征
  • 3.1 样品制备
  • 0.9Sr0.1Al1-xCoxO3-δ导电陶瓷材料的制备'>3.1.1 Sm0.9Sr0.1Al1-xCoxO3-δ导电陶瓷材料的制备
  • 0.9Sr0.1Al1-xCrxO3-δ导电陶瓷材料的制备'>3.1.2 Sm0.9Sr0.1Al1-xCrxO3-δ导电陶瓷材料的制备
  • 0.9Sr0.1Al1-xCoxO3-δ的结构与电性能'>3.2 Sm0.9Sr0.1Al1-xCoxO3-δ的结构与电性能
  • 3.2.1 SSACo 凝胶前驱体的热分解及相转化
  • 3.2.2 SSACo 陶瓷的结构
  • 3.2.3 SSACo 陶瓷的电性能
  • 0.9Sr0.1Al1-xCrxO3-δ的结构与电性能'>3.3 Sm0.9Sr0.1Al1-xCrxO3-δ的结构与电性能
  • 3.3.1 SSACr 凝胶前驱体的热分解及相转化
  • 3.3.2 SSACr 陶瓷的结构
  • 3.3.3 SSACr 陶瓷的电性能
  • 3.4 本章小结
  • 0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ（M=Co, Fe, Mn）导电陶瓷的制备与表征'>第4章 Nd0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ（M=Co, Fe, Mn）导电陶瓷的制备与表征
  • 4.1 材料制备
  • 4.1.1 粉体制备
  • 4.1.2 陶瓷制备
  • 0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ的结构与电性能'>4.2 Nd0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ的结构与电性能
  • 4.2.1 凝胶前驱体的热分解
  • 0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ材料的结构'>4.2.2 Nd0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ材料的结构
  • 0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ材料的电性能'>4.2.3 Nd0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ材料的电性能
  • 4.3 本章小结
  • 0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ（M=Co, Fe, Mn）导电陶瓷的结构及电性能'>第5章 Pr0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ（M=Co, Fe, Mn）导电陶瓷的结构及电性能
  • 5.1 材料制备
  • 5.1.1 粉体制备
  • 5.1.2 陶瓷制备
  • 0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ的结构与电性能'>5.2 Pr0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ的结构与电性能
  • 5.2.1 凝胶前驱体的热分解
  • 0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ的结构'>5.2.2 Pr0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ的结构
  • 0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ材料的电性能'>5.2.3 Pr0.9Sr0.1Al1-xMxO3-δ材料的电性能
  • 5.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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