工業(yè)化制氫通常為氫氣的混合物,需要對其進(jìn)行分離來制得純氫。混合導(dǎo)體氫分離膜具有結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械性能好等特點,理論上對氫氣的選擇透過性可以達(dá)到100%。以鈣鈦礦型BaCeO3材料為代表的氫分離膜具有較高的氫滲透率,但是此類材料化學(xué)穩(wěn)定性較差,在CO2和H2O氣氛下易發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鹽,影響氫滲透性能。近年來,具有螢石結(jié)構(gòu)的La2Ce2O7氧化物由于優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性而受到研究者的關(guān)注,但該體系材料的質(zhì)子電導(dǎo)率低于傳統(tǒng)的BaCeO3基氧化物。文獻(xiàn)曾報道,少量離子摻雜可增加La2Ce2O7材料的質(zhì)子導(dǎo)電性。鑒于此,本文選取化學(xué)穩(wěn)定性較好的La2Ce2O7化合物作為膜材料,對離子摻雜的La2Ce2O7基混合導(dǎo)體氫分離膜進(jìn)行了研究。通過溶膠凝膠法制備Na+、K+、Mg2+摻雜的La2Ce2O7氧化物,并對其電導(dǎo)率和穩(wěn)定性能進(jìn)行了研究。陶瓷氧化物在沸水和CO2氣氛下于900℃處理3 h后,相結(jié)構(gòu)未發(fā)生任何變化,表明具有優(yōu)異的抗CO2和沸水穩(wěn)定性。另外,低價離子的摻雜破壞了La2Ce2O7結(jié)構(gòu)中氧空位的有序排列,從而提高了體系的電導(dǎo)率,由于Mg2+摻雜可獲得適量的氧空位,因此,濕潤H2氣氛下La1.85... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氫分離膜的種類
    1.3 混合導(dǎo)體膜的氫滲透機(jī)理
        1.3.1 膜結(jié)構(gòu)與氫滲透過程
        1.3.2 質(zhì)子傳輸機(jī)制
    1.4 高溫質(zhì)子導(dǎo)體的種類
        1.4.1 螢石型氧化物體系
        1.4.2 鈣鈦礦型質(zhì)子導(dǎo)體
        1.4.3 復(fù)合鈣鈦礦型質(zhì)子導(dǎo)體
        1.4.4 燒綠石型氧化物體系
    1.5 質(zhì)子-電子混合導(dǎo)體膜的研究概況
        1.5.1 單相混合導(dǎo)體膜
        1.5.2 雙相混合導(dǎo)體膜
    1.6 本論文研究思路及工作
第2章 實驗部分
    2.1 實驗原料
    2.2 實驗儀器
    2.3 樣品制備
        2.3.1 粉體制備
        2.3.2 氫分離膜制備
    2.4 性能測試
        2.4.1 化學(xué)穩(wěn)定性測試
        2.4.2 電導(dǎo)率測試
        2.4.3 氫滲透性能測試
第3章 摻雜Na~+、K~+、Mg~(2+)對La_2Ce_2O_7 質(zhì)子導(dǎo)體性能的影響
    3.1 引言
    3.2 相結(jié)構(gòu)與微觀形貌
    3.3 化學(xué)穩(wěn)定性
    3.4 電導(dǎo)率
    3.5 本章小結(jié)
第4章 摻雜Na~+、K~+、Mg~(2+)對Ni-La_2Ce_2O_7 氫分離膜性能的影響
    4.1 引言
    4.2 相結(jié)構(gòu)與微觀形貌
    4.3 氫滲透性能
    4.4 CO_2氣氛下的穩(wěn)定性能
    4.5 本章小節(jié)
第5章 Mg~(2+)摻量對Ni-La_2Ce_2O_7 氫分離膜性能的影響
    5.1 引言
    5.2 La_(2-x)Mg_xCe_2O_(7-δ)質(zhì)子導(dǎo)體性能
    5.3 Ni-La_(2-x)Mg_xCe_2O_(7-δ)混合導(dǎo)體膜的性能研究
    5.4 Ni-La_(2-x)Mg_xCe_2O_(7-δ)混合導(dǎo)體膜的穩(wěn)定性能研究
    5.5 膜厚度及表面催化對氫滲透性能的影響
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]質(zhì)子導(dǎo)體BaCe0.7In0.25Tb0.5O3-δ電導(dǎo)率和化學(xué)穩(wěn)定性的研究[J]. 陳紅,楊春利,呂強(qiáng),馬欣宇,陳喜,程旭杰.  功能材料. 2019(04)
[2]膜分離技術(shù)在氣體分離純化中的應(yīng)用[J]. 黃曉磊,吳旭飛,宋新巍.  化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料. 2018(06)
[3]BaCe0.7Y0.3-xTaxO3-δ（x=0.05,0.1）質(zhì)子導(dǎo)體穩(wěn)定性和電導(dǎo)率研究[J]. 呂強(qiáng),楊春利,馬欣宇,嚴(yán)敏,陳紅.  功能材料. 2018(04)
[4]質(zhì)子導(dǎo)體材料的應(yīng)用[J]. 劉超龍.  農(nóng)家參謀. 2017(16)
[5]質(zhì)子導(dǎo)電機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 高山俊,袁園,陸晴漪.  湖北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(03)
[6]In、Ta共摻對BaCeO3燒結(jié)性能及穩(wěn)定性的影響[J]. 楊春利,嚴(yán)敏,李偉.  無機(jī)材料學(xué)報. 2016(09)
[7]相轉(zhuǎn)化法制備中空纖維陶瓷膜的研究進(jìn)展[J]. 張瑛潔,莊媛媛.  膜科學(xué)與技術(shù). 2015(04)
[8]聚合物氣體分離膜改性及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 于冰,劉小冕,叢海林,徐曉丹,李澤敬,連祎琛.  化工新型材料. 2015(05)
[9]鈣摻雜對La2-xCaxCe2O7-δ性能影響研究[J]. 王嶺,宋潔,戴磊,張文靜,朱靖,王碩.  無機(jī)化學(xué)學(xué)報. 2013(02)
[10]無機(jī)質(zhì)子導(dǎo)體的研究進(jìn)展[J]. 馬桂林,許佳,張明,王小穩(wěn),尹金玲,徐建紅.  化學(xué)進(jìn)展. 2011(Z1)

博士論文
[1]固體氧化物燃料電池LCO基質(zhì)子傳導(dǎo)電解質(zhì)及相關(guān)材料研究[D]. 武煜森.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]高性能與高穩(wěn)定性致密陶瓷氫分離膜研究[D]. 朱志文.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[3]固體氧化物燃料電池的相轉(zhuǎn)化及流延法制備研究[D]. 肖進(jìn).中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[4]陶瓷中空纖維膜在氣體分離及固體氧化物燃料電池中的應(yīng)用與研究[D]. 楊春利.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]離子摻雜對Ni-BaCeO3基氫分離膜性能的影響[D]. 嚴(yán)敏.西安建筑科技大學(xué) 2017
[2]與氧空位有序有關(guān)的介電現(xiàn)象研究[D]. 倪偉.安徽大學(xué) 2017
[3]透氫膜的制備及其性能研究[D]. 賈雷.河北聯(lián)合大學(xué) 2014
[4]10NiO-NiFe2O4基金屬陶瓷的低溫?zé)Y(jié)致密化[D]. 張勇.中南大學(xué) 2007
[5]燒綠石及螢石型高溫質(zhì)子導(dǎo)體合成及其在電化學(xué)合成氨中的應(yīng)用[D]. 謝亞紅.新疆大學(xué) 2005



本文編號：3704691