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实验1
高温质子导体BaCe 1-x M x O 3-α 的固相法合成

一、实验背景

高温质子导体在固体氧化物燃料电池、气体传感器、氢泵、有机化合物膜反应器(脱氢、加氢)等方面有着十分广阔的应用前景。BaCeO 3 基固体电解质由于其特殊的缺陷结构和良好的质子导电性能引起了人们的普遍关注。在相同条件下,BaCeO 3 基陶瓷比SrCeO 3 基陶瓷具有更高的质子电导率。

二、实验原理

BaCeO 3 基高温质子导体在气体传感器、固体氧化燃料电池及有机化合物膜反应器等方面具有重要作用。胡怀明等 [1] 研究并阐述了BaCeO 3 基高温质子导体的导电机理,以及影响电导率的各种因素。其中BaCeO 3 基高温质子导体的结构如图所示。王金霞等在制备质子导体及性能研究方面采用高温固相合成方法,制备出掺杂Y 3+ 的BaCeO 3 基电解质,即BaCe 1-x Y x O 3-δ (X=0.10~0.30) [2] 。了解到样品的质子电导率、掺杂浓度等受氧空位、固深度、缺陷缔合的影响。在900℃时BaCeO 3 电导率仅为2.13×10 -3 S·cm -1 ,但掺杂后的BaCeO 3 基质子导体具有较高的电导率。

三、仪器和试剂

1.仪器

精密程控高温箱式电炉 分析天平 玛瑙研钵球磨机(2台)

2.试剂(分析纯)

Ba(CH 3 COO) 2 ;CeO 2 ;相应金属氧化物;无水乙醇。

四、实验步骤

1.将Ba(CH 3 COO) 2 、CeO 2 、相应金属氧化物按所需摩尔比,以无水乙醇为介质进行湿式混合,烘干,在瓷坩埚内用煤气灯灼烧。

2.将混合氧化物用不锈钢模具压制成圆形薄片,在高温箱式电炉中1250℃下预烧10h。

3.初烧产物在球磨机中球磨1h,经80mesh过筛后,在不锈钢模具中以3×10 3 Kg cm 2 等静水压压制成直径约为18mm、厚度约2mm的圆形薄片。

4.置于高温电炉中,在空气中1520℃下烧结10h。将烧结体加工成直径13mm,厚度1mm的样品,用作电解质隔膜,可以进行电性能测试。

五、参考文献

[1]胡怀明,王记江,李东升等.BaCeO 3 基高温质子导体研究进展[J].延安大学学报(自然科学版),2006,25(4):59-64.

[2]王金霞,王斯婷等.BaCe 1-x Y x O 3-δ 质子导体的制备与性能[J].吉林大学学报,2005,43:666-668. cS8TJx0Z1kI9zRQYgNnxq/cChCB8qe5qoNFwJpvshiWCIQKYOZrlgT2/jSbMWw36

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