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钙钛矿型透氧材料的制备与研究

钙钛矿型透氧膜在氧气分离、固体燃料电池和甲烷部分氧化制合成气等方面有着良好的应用前景,受到了人们的广泛关注,但其大规模的工业化应用受到了两个因素的限制:一是透氧率不能满足要求,二是膜材料在高温还原性气氛下的稳定性较差。本文针对目前研究工作中存在的两个偏向:重材料组成而忽视微观结构对膜性能的影响以及重表面修饰而忽视掺杂对膜表面交换的影响,从制备工艺-微观结构-性能的关系出发,研究了膜微观结构的调控方法及其对膜透氧性能的影响规律,并从掺杂-结构-性能的关系出发,对掺杂了不同离子的透氧膜的性能进行了研究。1.粉料制备方法对Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)透氧膜性能的影响采用固相反应法、改进柠檬酸法和柠檬酸-EDTA络合法制备了Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)粉料,并在相同的烧结条件下制备了透氧膜。首先对粉料的晶型结构进行了表征,结果表明用柠檬酸  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
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致密陶瓷透氧膜和固体氧化物燃料电池电极材料研究

当今世界,能源和环保已成为世界各国共同关心的问题。由于在能源、化工、冶金、环保等领域的巨大潜在应用价值,氧化物陶瓷透氧膜材料的研究在最近二十年受到了学术界和工业界的关注。尽管已经进行了多年的研究,但是目前还没有合适的材料能完全满足实际应用的要求,还需要开发新材料和改进已有的材料。新型双相混合导体材料的出现给透氧膜材料的应用带来了希望,但是还存在诸多的问题亟待解决。本论文主要研究了SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)—SrZrO_3双相材料的结构与性能,并提出了基于该材料的氧气生产过程。此外,本论文提出了新的研究方法和手段用于测量固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料在类工作状态下的氧离子电导率和锰酸镧中La的最大缺位量。第一章简要介绍了混合导体透氧膜材料的应用前景、工作原理和研究进展,着重阐述了钙钛矿型混合导体透氧膜材料的氧渗透相关理论和研究现状。第二章研究了SrZrO_3掺杂的SrCo_(0.8)Fe_(0.2)...  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
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氯掺杂Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)透氧性能及其用于低碳烷烃转化

钙钛矿型氧化物由于在催化,超导,气敏传感,固体氧化物燃料电池,铁电体及铁磁体等方面的广泛应用而受到了越来越多人的关注。此外,基于钙钛矿型氧化物的膜反应器在低碳烃选择性氧化工艺过程强化方面也展示巨大的前景。然而目前为止,所报道的这些钙钛矿型氧化物由于在还原性型气氛下(低碳烷烃及其选择性氧化后的某些产物具有还原性)不稳定,催化活性不高,或者是在低碳烷烃反应温度下透氧量偏低而没能得到实际的应用。过去20多年里,在钙钛矿结构中的A位或者B位进行阳离子掺杂是开发新型钙钛矿透氧膜材料最主要手段,但还没有报道阴离子位掺杂的钙钛矿透氧膜材料。然而已有文献报道,对钙钛矿型氧化物进行阴离子位的卤族元素的掺杂可以改善钙钛矿型氧化物体系氧离子迁移速率,提高其选择性氧化催化活性。基于以上这些事实,本文首次研究了氯掺杂的钙钛矿型透氧膜材料的相关性能。本文以Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ) (BSCF)和Ba_(...  (本文共91页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
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钙钛矿型耐高浓度CO_2致密陶瓷透氧膜材料研究

采用O_2/CO_2代替空气作为含碳燃料的助燃剂,产生高浓度的CO_2,便于后续捕获。这种富氧燃烧技术是目前正在大力重点开发的三种CO_2捕获技术之一,是致密陶瓷透氧膜材料的一个潜在的重大应用领域。具有ABO_3结构的SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(SCF)复合金属氧化物是一种得到广泛研究的氧分离膜材料,其透氧速率高,但化学稳定性差,在高温下极易和CO_2反应,因此无法采用高浓度CO_2作为渗透端的吹扫气制备富氧燃烧所需的O_2/CO_2混合气。另外,SCF在中低温和低氧分压条件下出现氧空位有序化,有可能导致材料破裂和失效。本论文在SCF材料的B位掺入高价Ti离子,以改进材料的化学和结构稳定性。论文还研究了Ti掺杂SCF的中空纤维膜的制备和表征。论文第一章介绍了混合导体透氧膜材料的工作原理和研究进展,着重阐述了钙钛矿型混合导体透氧膜材料的研究现状,以及影响钙钛矿材料稳定性的各种因素。第二章综述了金属氧化物与C...  (本文共104页) 本文目录 | 阅读全文>>

昆明理工大学
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分解水制氢用钙钛矿透氧膜研究

氢能作为当今世界战略能源之一,在能源体系中具有非常重要的意义。氢气是一种资源丰富、热值高、环保以及可再生的能源物质,是未来最理想的燃料。氢气的制取途径多样,目前研究较多是热化学分解水制氢,热化学分解水制氢最初是基于氧交换材料(OEM)与原料发生的氧化还原(Redox)反应来实现制氢,亦称化学链制氢(CLH);随着膜反应器的发展,该工艺被耦合于膜反应器中,从而实现了氢气的连续性制备。稀土材料钙钛矿氧化物是具有独特物化性能的无机功能材料。分子式可以表示为ABO3,理想的钙钛矿结构具有立方对称性,立方结构的钙钛矿对氧离子与电子的传导最有利,因而被广泛应用于工业催化、电极材料与环境保护等领域。鉴于钙钛矿的特殊的性能和透氧膜(混合离子电子导体膜)的广泛研究,本文利用钙钛矿作为氧交换材料,将其加工制成透氧膜氧交换材料(OTM-OEM).利用其独特的催化性能,将其应用于分解水制氢领域,继而构成了本文的主体思路。本文主要采用了共沉淀法制备了La...  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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钙钛矿型与双钙钛矿型氧化物的电磁特性及其高压研究

近年来,随着锰基钙钛矿型氧化物巨磁阻效应及Cu掺杂双钙钛矿型Sr2YRuO6高温超导特性的发现,对于钙钛矿型稀土氧化物(化学通式为REBO3)及双钙钛矿型过渡金属氧化物(化学通式为A2B′B″O6)的研究也逐渐增多。这两类材料因其具有独特的物理与化学特性而被广泛应用于催化剂、传感器、燃料电池、磁-光材料等领域。本论文中我们通过多种实验手段对钙钛矿型稀土氧化物REBO3(B=Fe, V,Al)及双钙钛矿型锑基过渡金属氧化物Sr2FeSbO6、Sr2MnSbO6、Ba2FeSbO6的晶体结构、电学及磁学性质进行了表征,得到如下创新性结果:首先,我们通过原位高压X射线衍射实验对钙钛矿型稀土氧化物REBO3(B=Fe, V, Al)晶体结构进行了系统的研究,结果如下:对于REFeO3(RE=Sm,Y),YFeO3在26GPa发生了同构相变,可能是由Fe3+离子高自旋态到低自旋态的转变而导致的;而SmFeO3在我们的压力范围内,结构稳定,...  (本文共108页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
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新型掺杂钙钛矿型混合导体透氧膜材料的研究

钙钛矿型致密透氧膜作为一类重要的无机膜,在高温气体分离和膜催化反应中有巨大的潜在研究价值。在纯氧制备、燃料电池以及化学反应器等方面有着十分诱人的应用前景。对于面向应用的透氧膜材料而言,提高膜的氧通量、解决低氧分压气氛中膜的稳定性等问题是其实现工业化应用的关键,但是从该类材料目前的研究现状来看,同时满足以上要求的透氧膜材料还是很少。为此,开发高氧透量、高稳定性的混合导体透氧膜材料是现目前亟待解决的关键问题,本论文的研究工作正是顺应这种要求而展开的。我们在前人实验的基础上,借助于X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜-元素分析(SEM-EDX),热重-示差量热(TG-DSC),程序升温氧脱附(O2-TPD),程序升温氢还原(H2-TPR)等分析测试手段对钙钛矿型混合导体膜的性能材料的优化及开发作了一些新的探索。针对在实验过程中遇到的问题,由于锆(Zr)的熔点较高,使得BaCo0.4Fe0.4Zr0.2O3-δ钙钛矿烧结温度较高,同时锆...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>