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钙钛矿型质子导体的制备、性能及电导率研究

作　者: 丁玉石
导　师: 厉英；王常珍
学　校: 东北大学
专　业: 冶金物理化学
关键词: 固体电解质 质子导体 固相合成 电化学阻抗谱 电导率
分类号: TM24
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


1981年,Iwahara发现了掺杂的SrCeO3基烧结氧化物质子导电,Nowick在1993年发现了复合钙钛矿型质子导体A2(B’B")O6和A3(B’B")O9。之后钙钛矿型高温质子导体成为了各国学者研究者的热点之一,但目前关于质子导体的结构性能、制备工艺的理论还不成熟。本课题采用高温固相化合反应法,在1400℃下煅烧10h合成了BaCe0.85Y0.15O3-α、CaZr0.9In0.1O3-α两种简单钙钛矿型质子导体和Ba3Ca1.25Nb1.75O9-δ、Ba3Ca1.18Nb1.82O9-δ、Ba3Ca1.1Nb1.9O9-δ复合钙钛矿导体粉体。采用等静压和热压铸两种工艺对其做成型处理。最后,在1550℃下烧结10h制备出BaCeo.85Y0.15O3-α、CaZr0.9In0.1O3-a管以及BaCe0.85Y0.15O3-α、Ba3Ca1.25Nb1.75O9-δ、Ba3Ca1.18Nb1.82O9-δ、Ba3Ca1.1Nb1.9O9-δ片。本课题对制备质子导体的原料,煅烧合成的质子导体粉料及压制烧结后的质子导体管、质子导体片进行了一系列性能表征。XRD物相分析表明合成了预期的BaCe0.85Y0.15O3-α、CaZr0.9In0.1O3-α、Ba3Ca1.25Nb1.75O9-δ、Ba3Ca1.18Nb1.82O9-δ、Ba3Ca1.1Nb1.9O9-δ五种质子导体粉体。通过激光散射法分析煅烧前和煅烧后粉体的平均粒径,以及煅烧前混合粉体的DTA, TG分析说明通过延长球磨时间可以使晶粒细化,降低合成温度。密度、气孔率和气密性的测定表明,CaZr0.9In0.1O3-α管和BaCe0.85Y0.15O3-α管具有良好的致密性,其中,热压铸方法制备的CaZr0.9In0.1O3-α管和BaCe0.85Y0.15O3-α管相对密度分别为94.4%及96.96%,等静压方法制备的CaZr0.9In0.1O3-α管和BaCe0.85Y0.15O3-α管相对密度分别为96.0%及95.48%；电化学阻抗谱的测定表征了BaCe0.85Yo.15O3-α、Ba3Ca1.25Nb1.75O9-δ、Ba3Ca1.18Nb1.82O9-δ、Ba3Ca1.1Nb1.9O9-δ质子导体的导电性能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 固体电解质工作原理  10-15
    1.1.1 固体电解质  10
    1.1.2 质子导体  10-11
    1.1.3 钙钛矿型质子导体  11-15
  1.2 研究背景  15-16
  1.3 质子导体的应用前景  16-19
  1.4 本实验的研究意义及内容  19-20
第2章 单一钙钛矿质子导体的制备及性能研究  20-42
  2.1 制备方法的选择  20-23
    2.1.1 粉体的制备方法  20-21
    2.1.2 成型方法  21-22
    2.1.3 质子导体烧结  22
    2.1.4 工艺流程  22-23
  2.2 BaCe_(0.85)Y_(0.15)O_(3-α)的制备及性能研究  23-33
    2.2.1 粉体的制备  23-27
    2.2.2 质子导体管的成型  27-30
    2.2.3 质子导体管的烧结  30-31
    2.2.4 质子导体管的致密度测定  31-33
  2.3 CaZr_(0.9)In_(0.1)O_(3-α)的制备及性能研究  33-40
    2.3.1 粉体的制备  33-37
    2.3.2 质子导体管的成型  37
    2.3.3 质子导体管烧结  37-38
    2.3.4 质子导体管的致密度测定  38-40
  2.4 小结  40-42
第3章 复合钙钛矿质子导体的制备及性能研究  42-50
  3.1 原料的准备  42-44
  3.2 粉体的制备  44-48
  3.3 质子导体的烧结  48-49
  3.4 小结  49-50
第4章 电化学阻抗谱的测定及分析  50-80
  4.1 电化学阻抗谱的原理  50
  4.2 阻抗谱测量的实验装置  50-52
  4.3 质子导体片电极的制备  52-54
  4.4 电化学阻抗谱分析  54-79
    4.4.1 Ba_3Ca_(0.10)Nb_(1.90)O_(9-δ)的阻抗分析  54-65
    4.4.2 Ba_3Ca_(1.18)Nb_(1.82)O_(9-δ)阻抗的分析  65-70
    4.4.3 BaCe_(0.85)Y_(0.15)O_(3-α)阻抗的分析  70-79
  4.5 电导率结果的讨论  79
  4.6 小结  79-80
第5章 结论  80-82
参考文献  82-88
致谢  88-90
附录  90-97

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 导电材料及其制品
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