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《武汉理工大学》 2006年
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Bi_2Me_(0.1)V_(0.9)O_(5.5-δ)(Me=Co,Cu)体系的合成、结构与低温氧离子导电性能研究

徐开群  
【摘要】:Bi_2Me_xV_(1-x)O_(5.5-δ)(BIMEVOX,Me=Co,Cu)体系具有Aurivillius结构,在300-600℃具有优良的氧离子导电性能,是一类新型的中低温氧离子导体,在氧分离膜、膜催化、膜反应器、氧敏传感器等方面具有广泛的应用前景。本文采用EDTA-柠檬酸盐法制备了Bi_2Me_(0.1)V_(0.9)O_(5.5-δ)(Me=Co,Cu)材料,对材料的合成工艺、烧结性能、结构、氧离子导电性能及相变行为进行了研究,分析了材料的结构和氧离子导电性能与烧结工艺条件的关系,并探讨了材料的相变行为对氧离子导电性能的影响,其目的在于为该类氧离子导体材料的进一步研究和应用提供实验和理论依据。 采用EDTA-柠檬酸盐法合成了Bi_2Me_(0.1)V_(0.9)O_(5.5-δ)(Me=Co,Cu)粉体,分析了热处理过程中Aurivillius相结构的形成过程,并对合成粉料的颗粒形态和晶体结构与热处理条件的关系进行了研究,通过实验研究确定了合适的合成工艺条件,并制备出具有单—Aurivillius相的Bi_2Me_(0.1)V_(0.9)O_(5.5-δ)(Me=Co,Cu)体系超细粉体。 采用热膨胀法、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和交流阻抗谱法研究了Bi_2Me_(0.1)V_(0.9)O_(5.5-δ)(Me=Co,Cu)体系陶瓷的烧结性能和氧离子导电性能。研究结果表明,陶瓷样品的显微结构对氧离子电导率具有明显的影响。陶瓷样品的显微结构利氧离子导电性能与烧结温度等紧密相关,烧结时间对陶瓷样品的显微结构利氧离子导电性能的影响不显著。通过实验研究确定,在640℃的温度下烧结可以制备出细小、均匀的致密陶瓷样品并达到最高的氧离子导电性能。 采用示差扫描量热分析(DSC)、热膨胀率分析、交流阻抗谱分析等法研究了Bi_2Me_(0.1)V_(0.9)O_(5.5-δ)(Me=Co,Cu)体系陶瓷的相变行为,初步分析了相变行为对氧离子导电性能的影响。结果表明,Bi_2Me_(0.1)V_(0.9)O_(5.5-δ)(Me=Co,Cu)体系陶瓷随着温度的变化在380~520℃温度范围内发生有序-无序相变。在升降温的循环中,Bi_2Me_(0.1)V_(0.9)O_(5.5-δ)(Me=Co,Cu)的氧离子导电率在相变温度区域中略有不同,未发现明显的氧离子电导率的热滞现象。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM24

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