Мембранные материалы на основе ферритов со смешанной проводимостью


Скачать 232,31 Kb.
PDF просмотр
НазваниеМембранные материалы на основе ферритов со смешанной проводимостью
страница9/18
Патракеев Михаил Валентинович
Дата конвертации12.08.2012
Размер232,31 Kb.
ТипАвтореферат
СпециальностьХимия твердого тела
Год2012
На соискание ученой степениДоктор химических наук
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   18

максимальный поток наблюдается для состава x = 0.5. Плотность потока кислоро-
да  может  достигать 2-6 см3/мин,  что  соответствует  получению  12 - 36 см3/мин 
синтез-газа  с  квадратного  сантиметра  мембраны.  Таким  образом,  ферриты 
La1-xSrxFeO3-δ, сочетающие значительную кислородную проницаемость с хорошей 
термодинамической  стабильностью,  имеют  определенные  перспективы  для  ис-
пользования в качестве мембранных материалов в реакторах ПОМ. 
В  четвертой  главе  «Сложные  ферриты Sr(Fe,M)O3-δ»  анализируется 
влияние частичного замещения железа катионами различной природы.  
Системы SrFe1-xGaxO3-δ и SrFe1-xAlxO3-δ 
Согласно  результатам  рентгенофазового  анализа  растворимость  галлия  в 
решетке SrFeO3-δ составляет примерно 25%, алюминия – около 35%. Однофазные 
образцы SrFe1-xGaxO3-δ и SrFe1-xAlxO3-δ имеют структуру кубического перовскита. В 
таблице 2 приведены  параметры  решетки  и  содержание  кислорода  в  ферритах 
SrFe1-xMxO3-δ  при  комнатной  температуре  на  воздухе.  В  этих  условиях  феррит 
SrFeO3-δ, содержит 2.86 атомов кислорода на формульную единицу. Дефицит ки-
слорода  в SrFe1-xMxO3-δ  возрастает  при  замещении  железа  как  катионами  галлия, 
так и алюминия. Этот фактор и соответствующее уменьшение содержания Fe4+ от-
ветственны за расширение решетки. Необходимо заметить, что содержание кисло-
рода в Ga-замещенном феррите заметно выше, чем в SrFe1-xAlxO3-δ.  
Таблица 2. 
Параметры решетки, содержание кислорода в ферритах SrFe1-xMxO3-δ (M=Al,Ga)  
(комнатная температура) и энергия миграции электронных дырок. 
Состав 
а, Å 
3-δ 
Eµ / эВ 
p
SrFe0.9Al0.1O3-δ 
3.882(6) 
2.76 
0.24 
SrFe0.8Al0.2O3-δ 
3.889(3) 
2.71 
0.20 
SrFe0.7Al0.3O3-δ 
3.900(4) 
2.65 
0.18 
SrFe0.9Ga0.1O3-δ 
3.874(1) 
2.79 
0.21 
SrFe0.8Ga0.2O3-δ 
3.887(8) 
2.74 
0.33 
  
На  рис. 14  приведены  Т - δ  диаграммы SrFe
O
1-xMxO3-δ.  Ступенчатое 
2
уменьшение  содержания  кислорода  в Ga-содержащих  материалах,  наблюдаемое 
при  температурах  ниже 870°С,  указывает  на  переход  перовскит-  браунмиллерит. 
Таким образом, замещение железа на галлий не обеспечивает стабилизации куби-
ческой структуры феррита. Никаких аномалий для SrFe1-xAlxO3-δ не обнаружено, за 
исключением состава с х = 0.3 при 650-700°С. Расчеты, выполненные методом мо-
лекулярной  динамики,  показывают,  что  при  умеренной  концентрации  кислород-
ных  вакансий  для  ионов Al3+  и Ga3+  в  структуре  кубического  феррита SrFeO3-δ 
наиболее  предпочтительной  является  тетраэдрическая  и  октаэдрическая  коорди-
нация,  соответственно.  Для  фиксированного  значения  δ  средняя  кислородная  ко-
ординация  катионов  железа  в SrFe(Al)O3-δ  выше,  чем  в SrFe(Ga)O3-δ  и  недопиро-
ванном SrFeO3-δ,  что  может  способствовать  увеличению  стабильности  феррита, 
допированного  алюминием.  Эти  тенденции  объясняют  изменение  кислородной 
нестехиометрии и эффект дестабилизации перовскитной фазы при допировании 
 
 
18


2.7 SrFe0.9Al0.1O3-
SrFe0.9Ga0.1O3-
2.7
2.6
2.6
2.5
2.5
-5
-4
-3
-2
-1
0
-5
-4
-3
-2
-1
0
2.7 SrFe0.8Al0.2O3-
SrFe0.8Ga0.2O3-
2.7
2.6
2.6
2.5
2.5
-5
-4
-3
-2
-1
0
-5
-4
-3
-2
-1
0
2.6 SrFe
lg(/атм)
0.7Al0.3O3-
O2
950 oC      750 oC
900 oC      700 oC
850 oC      650 oC
800 oC
2.5 -5 -4 -3 -2 -1 0
lg(pO /атм)
2
 
Рис. 14.  pO - Т - δ  диаграммы  SrFe1-xMxO3-δ в окислительных условиях, полученные методом 
2
кулонометрического титрования. 
 
галлием (рис. 14). Действительно, в от-
личие  от Al3+  введение Ga3+  должно 
уменьшать  среднюю  координацию  ка-
тионов железа. Увеличение доли ионов 
Fe3+  с  тетраэдрической  координацией 
выше  критического  значения  должно 
инициировать процессы формирования 
дальнего  порядка.  Вероятно,  что  при-
чиной  низкой  растворимости Ga3+  в 
SrFeO3-δ являются схожие эффекты. 
На  рис. 15  представлены  темпе-
ратурные  зависимости  ионной  прово-
димости SrFe1-xMxO3-δ  в  восстанови-
 
тельных атмосферах при  =10-16-10-9 
O2
Рис. 15. 
Ион-кислородная 
проводимость  атм, рассчитанные по уравнению (4).  
SrFe1-xMxO3-δ в восстановительных условиях.  
 
 
 
19
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   18

Разместите кнопку на своём сайте:
поделись


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