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钙钛矿型复合氧化物材料
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【金属材料毕业论文】钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构,尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能,被应用或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域,成为化学、物理和材料等领域的研究热点[1~4]。 1 钙钛矿结构 钙钛矿型复合氧化物因具有天然钙钛矿(CaTiO3)结构而命名,与之相似的结构有正交、菱方、四方、单斜和三斜构型。标准钙钛矿结构中,A2+和O2_离子共同构成近似立方密堆积,A离子有12个氧配位,氧离子同时有属于8个BO6八面体共享角,每个氧离子有6个阳离子(4A~2B)连接,B2+离子有6个氧配位,占据着由氧离子形成的全部氧八面体空隙。钙钛矿结构的对称性较同种原子构成的最紧密堆积的对称性低,A、B离子大小匹配。各离子半径间满足下列关系: 其中RA、RB、RO分别为A离子、B离子和O2-离子的半径,但也存在不遵循该式的结构,可由Gold schmidt容忍因子t来度量: 理想结构只在t接近1或高温情况下出现,多数结构是它的不同畸变形式,这些畸变结构在高温时转变为立方结构,当t在0.77~1.1,以钙钛矿存在;t<0.77,以铁钛矿存在;t>1.1时以方解石或文石型存在。 2 钙钛矿型氧化物材料的研究进展 标准钙钛矿中A或B位被其它金属离子取代或部分取代后可合成各种复合氧化物,形成阴离子缺陷或不同价态的B位离子,是一类性能优异、用途广泛的新型功能材料。 2.1 固体氧化物燃料电池(SOFC)材料 钙钛矿氧化物燃料电池SOFC有以下优点:(1)全固态结构,不存在液态电解质所带来的腐蚀和电解液流失等问题;(2)无须使用贵金属电极,电池成本大大降低;(3)燃料适用范围广;(4)燃料可以在电池内部重整。通过电极材料中的掺杂来提高活性,优化碱锰电池的充放电性能(参见表1)。用含锰的钙钛矿氧化物作为碱性溶液中的阴极材料,获得了好的结果。因为元素锰的d电子结构在锰的三价和四价两种氧化物之间快速传递,表现出很高的电子导电性及
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