新型铝酸盐基导电陶瓷的制备与性能研究论文

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1、分类号：O482.4密级：公开学号：092050003工学硕士学位论文新型铝酸盐基导电陶瓷的制备与性能研究学生姓名郭银涛指导教师向军副教授江苏科技大学二O一二年六月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringSynthesisandPropertiesofNovelAluminate-basedconductingceramicsSubmittedbyGuoYintaoSupervisedbyAssociateProfesso

2、rXiangJunJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2011江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校

3、保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□√。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要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Ln0.9S

4、r0.1Al1–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3+由于掺杂引入

5、的过渡金属离子的半径大于Al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、

6、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。关键词：铝酸盐，钙钛矿，导电陶瓷，有机凝胶法，电性能IAbstractAbstractMixedionicandelectronicconductingceramicshadreceivedagreatattentionsincetheycanusedinvaluableandpromisingapplicationssuchassolidoxidefuelcel

7、l,protonexchangemembranefuelcell,oxygenseparationmembrane,hydrogenseparationmembrane,membranereactor,sensorandsoon.Inthisdissertation,wepreparedtheLn0.9Sr0.1Al1–xMxO3–δ(Ln=Sm,Nd,Pr；M=Co,Mn,Fe,Cr)conductingceramicsbytheorganicgelprocessandsubsequentdensificationsinteringan

8、ddiscussedtheeffectsofsinteringparameters,transitionmetaltypes,anddopingconcentrationonthestruct