無機致密透氧膜的氧滲透及其機理研究.pdf

1、中國科學技術大學博士學位論文無機致密透氧膜的氧滲透及其機理研究姓名：謝松申請學位級別：博士專業(yè)：無機化學指導教師：孟廣耀;陳初升19990801中國科學技術人學博士論文 摘要明離子電導與氧分壓基本無關，在此基礎上計算了樣品的離子電導率。在9 0 0 ．1 1 0 0 ℃，離子電導率在l O ’’．1 0 。S ／e r a 量級，隨溫度降低而顯著下降。由不同方法制各的相同組成的樣品，雖然厚度不同，但計算得到的離子電導率非常一致，樣品的離

2、子電導活化能約為1 2 0 ．1 3 0 k J ／m o l 。P ”～r 一一一～一 ，第四章主要對S r 。F e 。C o 。O 。層狀復合氧化物的相結構、電學性能、氧滲透和氧化學擴散系數進行了研究。舟羊品由固相反應法制備，X R D 和S E M 分析表明：C o 含量較低時，樣品由單一的層狀相組成，在C o 含量大于1 ．5 后，相組成為多相，主要由層狀相和鈣鈦礦相組成，在C o 含量增至2 ．4 后，樣品主要由鈣鈦礦相組成

3、。實驗結果表明，對于沒有經過酸處理的樣品，以不含C o 的樣品氧滲透率最大，經過酸處理后，C o 含量為2 ．O 樣品的氧滲透率提高了將近一個數量級，在1 1 0 0 ℃時可達6 ．0 6 x 1 0 —m o l ／c m 2 ．S 。電導測量表明隨C o 含量的增加，樣品的電導率呈上升趨勢。在測量的溫度范圍內，樣品的電導總的來說隨溫度下降而下降，呈半導體導電的特征，但C o 含量大于1 ．5 后，在9 0 0 ℃附近出現隨溫度下降先

4、升后降的趨勢。對于C o 含量為2 ．0 的樣品，電導率在9 ．1 9 S ／c m ，而不含C o 的樣品則為O ．5 2 ．1 ．0 8 S ／c m 。采用電化學弛豫法測量了樣品的氧化學擴散系數，也出現了與電導測量中類似的在9 0 0 ℃左右出現拐點的現象，該體系的氧化學擴散系數在9 0 0 。C 時基本上可達到l O ～．1 0 - 7 c m 2 ／s ，對x = 0 ．0 ，0 ．6 ，1 ．0 的樣品，氧化學擴散系數隨C

5、o 含量的增加而下降，氧化學擴散系數的活化能分別為1 3 9 ．5 9 + 6 ．2 5 k J ／m o l ，7 6 ．1 8 + 7 ．1 4 k J ／m o l ，7 6 ．5 7 - + 5 ．5 4 k J ／m o l 。B i 2 s r 2 c a 。一l C u 。0 2 ?( n = l ，2 ) 的晶胞中包含B i 2 0 2 和C u 0 2 層，它們中高溫時可分別傳導氧離子和電子，因此對氧有選擇性滲透能力，

6、本論文第五章表征了該復合氧化物的氧滲透和電學性能。分別采用高溫淬火和固相反應法制備了B i 2 S r 2 C u 0 6 ( 2 2 0 1 相) 和B i 2 S r 2 C a C u 2 0 3 ( 2 2 1 2 相) 樣品。2 2 1 2 相具有很高的電導率，可達1 0 2 S ／c m 量級，在測量的溫度范圍內隨溫度降低電導率升高，表現出金屬導電的性質，而2 2 0 1 相的電導率則比2 2 1 2 相低將近2 個數量級，

7、電導率隨溫度下降而降低，呈半導體導電的特征。2 2 0 1 和2 2 1 2 相在中溫條件下均有較好的氧滲透能力，2 2 0 1 相在8 0 0 ℃時可達1 0 T m o l ／c m 2 - S 量級，2 2 1 2 相在7 6 0 ℃時可達4 ．7 ×1 0 - 8 m o l ／c m 2 ．S ，氧滲透活化能分別為1 5 3 ．6 - + 4 ，2 和1 1 4 ．9 - + 3 ．6 k J ／m o l 。通過計