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· 398·材料导报2010年11月第24卷专辑16LnBaC0205+6(Ln=Gd，N d，Sm ，Pr)-Bao．5Sro．5Coo．8Feo．203—6双相混合导体透氧膜的制备及性能测试延刚，申梓刚，胡行，孙洪。畹铝( 郑州大学物理工程学院材料物理188宝金博页面版部重点实验室，郑州450052)摘要用固相反应法制备了LnBaC0205+a(Ln=Gd，Nd，Sm 。Pr)一Bao．5Sro．scoo．8氏．2()3—6(质量比为1：1)4种双相混合导体膜。通过XRD分析可知，除了Prl 3aC02( ) 5+6和Bao．5Sro．5Coo．8Feo．203一a( BsCF) 复合时发生明显反应外，其它3种复合膜在复合过程中均显示了良好的化学兼容性。4种双相膜在850℃时透氧率最高的是N dBa—C0205+$一Bao，5Sro．5Coo．8F白．2()3—6膜(约为0．28m L／(crn2· m i n))。关键词中图分类号：0614；TQ l 74双相透氧膜混合导体Preparati onand Perform ance Test of LnBaC02O s+6( Ln=Gd，N d，Sm ，Pr) 一Bao．s Sr0．s Coo．sFeo．2O s一6 D ual ’phase Com posi teM em branesYANG ang，SH ENZi gang，H UXi ng，SU N H ongw ei ，YAN GDel i n( Key Laboratory of M ateri al Physi csof M i ni stry of Educati on，Col l egeof Physi calEngi neeri ng，Zhengzhou U ni versi ty。Zhengzhou450052)AbstractThe fourdual -phasecom posi te m ernbranes of Lrd3aC0205+a( Ln=Gd，N d，Sm ，Pr) 一Bao．5Sro．5Coo．8一Feo．203一a( w ei ght rati on i s lapparentl yreacts w i thB她5 St0．5Coo．8飚2()3一a(BSCF)，and the other three ki nds of com posi te m em branes have goodchem i cal com pati bi l i ty．The oxygen perm eabi l i tyof N dBaC02O s+a—Bao．5 Sro．5 Coo．s Fe0．2 03一a i s thehi ghestdual -phasem em branes at850"C( about 0．28m L／( em z· m i n) ) ．l1) arepreparedby sol i d state reacti on．The resul ts of XRDtest showthat PrBaC0205+ai n the fourKeyw ol dsdual -phase，oxygen perm eabi l i ty m em brane，m i xedconductor0引言．混合氧离子电子导体膜( M IEC) 在不同氧分压下可以选择透过氧气，因此在气体分离获得纯氧、甲烷催化、固体燃料电池( SO FC) 等方面具有广阔的应用前景[ 1] 。满足实际应用的致密透氧陶瓷膜需要具备以下特性：( 1) 高的透氧率( 约为l m L／( cm 2· m i n) ) ；( 2) 在高的温度和氧分压下具有结构稳定性；( 3) 高的机械强度和化学兼容性。一般的单相膜很难同时达到上述要求，所以人们展开了对双相混合导体膜的研究[ 1_5] 。快氧离子导体LnBaM ：( ) 5+6( Ln稀土元素，M =Co，Fe，M n)具有独特的双层钙钛矿结构[6]，简称112相。由于具有这种结构的混合导体材料普遍具有较高的体扩散和表面交换系数，所以受到普遍关注。Taski n等H 3发现在250～600。C时GdBaCo：O 。+。的体扩散系数和表面交换系数分别约为3× 101crn2／s和2X10～cm ／s。近年来，很多学者研究了这种材料在SO FC阴极材料和M IEC氧化物方面的应用[争-12]。氏．。Sro．。Coo．。Feo．：Os一。(BSCF)是一种新型的氧离子电子混合导体，具有较好的催化活性和透氧率。1．8m m 的该膜在800～900℃时透氧率约为8．929× 10-8～1．563× 10-6m ol ／( cm z-s) 嘲；在400600℃的中温范围内，Bao．5Sr0．5一Co。。Feo．。O s—a作为一种新的IT-SO FC阴极材料显示了极好的性能[ 1引。但是关于Lnl l 2和BSCF双相膜透氧性能的系统研究工作还没有相关报道。综合上述2种材料的优势和特点本实验制备了质量比为1：l 的4种LnBaCo：O 。+。( Ln一---Gd，Nd，Sm ，Pr)一Bao．5Sro．5Co¨ 氏．2 03—6双相混合导体材料，并研究了它们的透氧性能。1实验1．1样品的制备4种快氧离子导体LnBaC0205+6(Ln—Gd，N d，Sm ，Pr)均采用固相法制备。按所需比例准确称取‰03(Ln=Gd。N d，Sm ，Pr) ( >99．99％) 、BaCO s( >99．99％) 、C幽04( >99．99％) ，经混合、充分研磨、压片后，在1000"C烧制15h( 升温速率为5"C／m i n)。Ⅸ℃F的配制过程、烧结温度和保温时间同上。然后将4种快氧离子导体GdBaC02U +。、N dBa—C0205+8、Sm BaC020s+8、PrBaC020s+8( 以下分别简称G dl l 2、N dl l 2、Sm l l 2、Prl l 2) 分别与BSCF以质量比1s1混合、研延刚：男，1984年生，硕士研究生杨德林：通讯作者，教授，从事材料物理的研究E-m ai l ：dl yang@ zztredu．cTl万方数据