Мембранные материалы на основе ферритов со смешанной проводимостью


Скачать 232,31 Kb.
PDF просмотр
НазваниеМембранные материалы на основе ферритов со смешанной проводимостью
страница2/18
Патракеев Михаил Валентинович
Дата конвертации12.08.2012
Размер232,31 Kb.
ТипАвтореферат
СпециальностьХимия твердого тела
Год2012
На соискание ученой степениДоктор химических наук
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18

2.  Определение  параметров  высокотемпературного  электронного  транспорта  в 
сложных ферритах с перовскитоподобной структурой и их взаимосвязи с типом и 
концентрацией допанта; 
3.  Определение  параметров  кислород-ионного  переноса  и  их  взаимосвязи  с  осо-
бенностями дефектной структуры сложных ферритов; 
4.  Определение рабочих характеристик ферритов при тестировании их в качестве 
материалов кислородных мембран в условиях парциального окисления метана. 
Научная новизна  
1.  Выполнен  термодинамический  анализ  кислородного  растворения  в  сложных 
ферритах. Определены концентрационные зависимости парциальных энтальпии и 
энтропии растворения. Показано, что основные тенденции этих зависимостей опи-
сываются законом идеального газа. Отклонения от идеального поведения ансамб-
лей  лабильных  ионов  кислорода  проявляются  в  процессах  упорядочения  кисло-
родных  вакансий,  которые  могут  ограничиваться  локальными  масштабами  или 
приводить к фазовым переходам. 
2.  Показано,  что  процессы  упорядочения  могут  быть  существенно  подавлены 
введением в В-подрешетку катионов, имеющих стабильную кислородную коорди-
нацию.  Разупорядочение  анионной  подрешетки  при  допировании  может  приво-
дить к увеличению ионной проводимости ферритов. 
3.  Изучено  поведение  электропроводности  и  термоэдс  ферритов  при  высоких 
температурах.  Установлены  закономерности  в  изменении  концентрации  и  под-
вижности  носителей  заряда  в  зависимости  от  внешних  термодинамических  пара-
метров и уровня допирования.   
4.  Впервые показано, что параметры как ионного, так и электронного транспорта 
в значительной мере определяются не только общей концентрацией катионных и 
анионных  дефектов,  но  также  и  наличием  в  оксиде  локальных  структурных  кла-
стеров, включающих катион допанта и ближайшее анионное окружение.   
5.  Изучены особенности распределения температурных полей в реакционной зоне 
каталитического  реактора  ПОМ.  Показано,  что  ПОМ-процесс  является  комбина-
цией  экзотермического  процесса  полного  окисления  метана  на  мембране  и  эндо-
термических процессов паровой и углекислотной конверсии метана с продуктами 
реакции окисления, происходящих на катализаторе.  
Практическая значимость работы  
1.  Экспериментально  получены  данные  о  высокотемпературных  равновесиях 
сложных ферритов с газовой фазой, определены параметры кислородного и элек-
тронного транспорта.  
2.  Вскрыты  закономерности  изменения  термодинамических  и  транспортных  ха-
рактеристик ферритов под влиянием допирования катионами различной природы. 
Полученная информация представляет основу для разработки мембранных и элек-
тродных материалов на базе сложных ферритов.  
3.  Показано,  что  ряд  материалов,  выбранных  на  основе  результатов  измерений, 
может быть использован для изготовления кислородных мембран.  
4.  Проведенные  испытания  лабораторных  реакторов  ПОМ  продемонстрировали 
высокую эффективность и долговременную стабильность ряда разработанных ма-
 
4

териалов  в  условиях  парциального  окисления  метана,  что  является  основой  для 
масштабирования процесса.   
Личный вклад автора заключается в разработке и создании экспериментальных 
установок для выполнения основных высокотемпературных измерений, использо-
ванных  в  настоящей  работе  (электропроводность,  термоэдс,  кислородная  прони-
цаемость, кулонометрическое титрование). Автором лично определены направле-
ния исследования и сделан выбор объектов. Автор явился инициатором и коорди-
натором  сотрудничества  с  факультетом  керамики  и  стекла  университета  Авейро 
(Португалия), что позволило расширить область исследований и привлечь допол-
нительные экспериментальные методы. Автор разработал конструкции ряда лабо-
раторных моделей реакторов ПОМ. Основные экспериментальные результаты ра-
боты, их анализ и выводы получены лично автором.  
Апробация  работы.  Основные  результаты  диссертации  обсуждались  на  следую-
щих  научных  конференциях: Intern. Conf. «Solid State Chemistry-2000» (Прага, 
2000); NATO Advanced Study Institute «New Trends in Intercalation Compounds for 
Energy Storage» (Созопол, 2001); NATO Advanced Research Workshop «Mixed Ionic 
Electronic Conducting Perovskites for Advanced Energy Systems» (Киев, 2003); Ad-
vanced Materials forum III «Materiais-2005» (Авейро, 2005); 15th Intern. Conf. on Sol-
id State Ionics (Баден-Баден, 2005); 8-е  совещание  «Фундаментальные  проблемы 
ионики твердого тела» (Черноголовка, июнь 2006), 8th International Symposium on 
System with Fast Ionic Transport (Вильнюс, 2007); 15th Intern. Conf. on Solid State Io-
nics (Шанхай, 2007); 9-е совещание «Фундаментальные проблемы ионики твердо-
го тела» (Черноголовка, 2008); 2nd  Intern. Conf. on the Electrochemical Promotion of 
Catalysis and its Applications (Олерон, 2008). 
Публикации:  по  теме  работы  опубликовано 46 статей  в  отечественных  и  зару-
бежных журналах, более 70 тезисов докладов. 
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выво-
дов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 290 страницах, включая 
157 рисунков, 31 таблицу и список литературы из 228 наименований. 
 
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 
Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и за-
дачи, показаны научная новизна и практическая значимость. 
В  первой  главе  «Объекты  и  методы»  кратко  описаны  литературные  дан-
ные, касающиеся основных тенденций материаловедения керамических кислород-
ных мембран. Обоснован выбор объектов и методов исследования. 
Ферриты с тремя родственными структурами – перовскитной SrFeO3-δ, Радд-
лесдена-Поппера Sr3Fe2O7-δ  и  структурой  врастания Sr4Fe6O13-δ  изучали  с  целью 
установления  влияния  структурных  особенностей  на  кислородную  нестехиомет-
рию  и  транспортные  свойства.  Серии  оксидов La1-xSrxFeO3-δ  и SrFe1-yMyO3-δ  где 
M=Ga, Al, Sc, Nb, Mo, полученные путем частичного замещения катионов в фер-
рите SrFeO3-δ, исследовали с целью установления независимого влияния на свой-
 
5
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18

Разместите кнопку на своём сайте:
поделись


База данных защищена авторским правом ©dis.podelise.ru 2012
обратиться к администрации
АвтоРефераты
Главная страница