不同价态离子掺杂对非钴基透氧膜材料SrFeO3-δ抗CO2性能的影响开题报告
2020-05-22 21:12:25
1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
文 献 综 述
1. 引言
钙钛矿型混合导体氧化物在空气纯化制氧、燃料电池电极以及甲烷部分氧化制合成气方面有着诱人的应用前景，受到研究者的广泛重视[1-3]。但由于透氧量低及膜材料在高温及还原气氛下稳定性较差，其工业化应用受到限制。影响陶瓷膜性能的因素很多，除膜材料外，膜的微观结构也是重要因素之一[4，5]。因此，考察陶瓷膜的制备，微观结构与性能之间的关系及金属氧化物的掺杂对钙钛矿型透氧膜的性能的影响非常必要。透氧陶瓷膜材料的研究进展不仅会对相关的化工过程产生重大影响，而且推动了能源、造纸、冶金等领域所应用的高新材料的发展。因此通过优化现有膜材料及开发新型膜材料来获得具有高氧渗透量、结构稳定的膜材料，受到国内外学术界和工业界研究工作者的普遍重视。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
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２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： |
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1) 要研究或解决的问题 本课题要求在查阅文献的基础上，使用XRD、CO2-TPD等分析技术及气相色谱检测研究手段，对由固相法制备的SrFe0.8M0.2O3-δ(M= Ti, Nb 和Cr)三种材料的透氧膜材料进行了较为系统的比较研究，得到不同价态金属离子掺杂对SrFeO3-δ氧渗透性能和抗CO2性能影响。 具体工作的内容是： 1、学会采用各种文献检索手段对课题进行检索, 对课题有深入的了解； 2、完成透氧膜材料的制备； 3、对材料进行表征：XRD, SEM, CO2-TPD等； 4、对透氧膜片进行氧通量测试。 2) 拟采用的研究手段； (1). XRD 主要利用XRD来确定反应产物的物理组成和晶体结构，以便分析材料的电化学性能。所有仪器是德国布鲁克公司D8 Advance粉末衍射仪，以Cu-K(λ=1.5406#506;) 为射线源，室温采集数据，扫描范围在10o≤θ≤80o，步进宽度0.02o，步进速率10o/min。 (2) CO2-TPD CO2-TPD测定是用质谱仪测定的，主要是为了检测SrFe0.8M0.2O3-δ (M= Ti, Nb 和Cr)三种材料的抗CO2性能。称取适量不同比例的三种粉体在15mm的造粒模具中，以12MPa的压力将粉体压成片子。将压好的片子造粒之后，分别精确称量三种不同比列的粉体0.1500g放在U型管中开始测定，炉子温度的设置范围为室温-930 ℃，在930 ℃之后保温100min，以10℃/min为升温速度。 (3) 透氧膜片透氧量测试 本实验中，我们采用气相色谱法来测试透氧膜的氧通量。首先用银胶把SrFe0.8M0.2O3-δ (M= Ti, Nb 和Cr) 膜片密封在一根氧化铝管上，并在膜的周围也用银胶密封确保氧气不会从边缘漏出。然后把它放入管式炉中加热至测试温度，在膜的富氧端用空气作为氧源，在贫氧端用氦气作为吹扫气，它的流量为100 ml min-1 [STP]，吹扫出来的尾气用一台型号为Varian CP3800的气相色谱仪来分析。氧通量通过下式来计算： 其中CO和CN是尾气中的氧气与氮气的浓度，F是尾气的流量，S是透氧膜暴露在贫氧端的面积。
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