离子掺杂对Ni-La 2 Ce 2 O 7 基氢分离膜性能的影响研究
发布时间：2022-11-09 18:36
工业化制氢通常为氢气的混合物,需要对其进行分离来制得纯氢。混合导体氢分离膜具有结构简单、机械性能好等特点,理论上对氢气的选择透过性可以达到100%。以钙钛矿型BaCeO3材料为代表的氢分离膜具有较高的氢渗透率,但是此类材料化学稳定性较差,在CO2和H2O气氛下易发生反应生成碳酸盐,影响氢渗透性能。近年来,具有萤石结构的La2Ce2O7氧化物由于优良的化学稳定性而受到研究者的关注,但该体系材料的质子电导率低于传统的BaCeO3基氧化物。文献曾报道,少量离子掺杂可增加La2Ce2O7材料的质子导电性。鉴于此,本文选取化学稳定性较好的La2Ce2O7化合物作为膜材料,对离子掺杂的La2Ce2O7基混合导体氢分离膜进行了研究。通过溶胶凝胶法制备Na+、K+、Mg2+掺杂的La2Ce2O7氧化物,并对其电导率和稳定性能进行了研究。陶瓷氧化物在沸水和CO2气氛下于900℃处理3 h后,相结构未发生任何变化,表明具有优异的抗CO2和沸水稳定性。另外,低价离子的掺杂破坏了La2Ce2O7结构中氧空位的有序排列,从而提高了体系的电导率,由于Mg2+掺杂可获得适量的氧空位,因此,湿润H2气氛下La1.85...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 氢分离膜的种类
1.3 混合导体膜的氢渗透机理
1.3.1 膜结构与氢渗透过程
1.3.2 质子传输机制
1.4 高温质子导体的种类
1.4.1 萤石型氧化物体系
1.4.2 钙钛矿型质子导体
1.4.3 复合钙钛矿型质子导体
1.4.4 烧绿石型氧化物体系
1.5 质子-电子混合导体膜的研究概况
1.5.1 单相混合导体膜
1.5.2 双相混合导体膜
1.6 本论文研究思路及工作
第2章 实验部分
2.1 实验原料
2.2 实验仪器
2.3 样品制备
2.3.1 粉体制备
2.3.2 氢分离膜制备
2.4 性能测试
2.4.1 化学稳定性测试
2.4.2 电导率测试
2.4.3 氢渗透性能测试
第3章 掺杂Na~+、K~+、Mg~(2+)对La_2Ce_2O_7 质子导体性能的影响
3.1 引言
3.2 相结构与微观形貌
3.3 化学稳定性
3.4 电导率
3.5 本章小结
第4章 掺杂Na~+、K~+、Mg~(2+)对Ni-La_2Ce_2O_7 氢分离膜性能的影响
4.1 引言
4.2 相结构与微观形貌
4.3 氢渗透性能
4.4 CO_2气氛下的稳定性能
4.5 本章小节
第5章 Mg~(2+)掺量对Ni-La_2Ce_2O_7 氢分离膜性能的影响
5.1 引言
5.2 La_(2-x)Mg_xCe_2O_(7-δ)质子导体性能
5.3 Ni-La_(2-x)Mg_xCe_2O_(7-δ)混合导体膜的性能研究
5.4 Ni-La_(2-x)Mg_xCe_2O_(7-δ)混合导体膜的稳定性能研究
5.5 膜厚度及表面催化对氢渗透性能的影响
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]质子导体BaCe0.7In0.25Tb0.5O3-δ电导率和化学稳定性的研究[J]. 陈红,杨春利,吕强,马欣宇,陈喜,程旭杰. 功能材料. 2019(04)
[2]膜分离技术在气体分离纯化中的应用[J]. 黄晓磊,吴旭飞,宋新巍. 化学推进剂与高分子材料. 2018(06)
[3]BaCe0.7Y0.3-xTaxO3-δ（x=0.05,0.1）质子导体稳定性和电导率研究[J]. 吕强,杨春利,马欣宇,严敏,陈红. 功能材料. 2018(04)
[4]质子导体材料的应用[J]. 刘超龙. 农家参谋. 2017(16)
[5]质子导电机理研究进展[J]. 高山俊,袁园,陆晴漪. 湖北大学学报(自然科学版). 2017(03)
[6]In、Ta共掺对BaCeO3烧结性能及稳定性的影响[J]. 杨春利,严敏,李伟. 无机材料学报. 2016(09)
[7]相转化法制备中空纤维陶瓷膜的研究进展[J]. 张瑛洁,庄媛媛. 膜科学与技术. 2015(04)
[8]聚合物气体分离膜改性及应用进展[J]. 于冰,刘小冕,丛海林,徐晓丹,李泽敬,连祎琛. 化工新型材料. 2015(05)
[9]钙掺杂对La2-xCaxCe2O7-δ性能影响研究[J]. 王岭,宋洁,戴磊,张文静,朱靖,王硕. 无机化学学报. 2013(02)
[10]无机质子导体的研究进展[J]. 马桂林,许佳,张明,王小稳,尹金玲,徐建红. 化学进展. 2011(Z1)
博士论文
[1]固体氧化物燃料电池LCO基质子传导电解质及相关材料研究[D]. 武煜森.中国科学技术大学 2019
[2]高性能与高稳定性致密陶瓷氢分离膜研究[D]. 朱志文.中国科学技术大学 2013
[3]固体氧化物燃料电池的相转化及流延法制备研究[D]. 肖进.中国科学技术大学 2012
[4]陶瓷中空纤维膜在气体分离及固体氧化物燃料电池中的应用与研究[D]. 杨春利.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]离子掺杂对Ni-BaCeO3基氢分离膜性能的影响[D]. 严敏.西安建筑科技大学 2017
[2]与氧空位有序有关的介电现象研究[D]. 倪伟.安徽大学 2017
[3]透氢膜的制备及其性能研究[D]. 贾雷.河北联合大学 2014
[4]10NiO-NiFe2O4基金属陶瓷的低温烧结致密化[D]. 张勇.中南大学 2007
[5]烧绿石及萤石型高温质子导体合成及其在电化学合成氨中的应用[D]. 谢亚红.新疆大学 2005
本文编号：3704691
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 氢分离膜的种类
1.3 混合导体膜的氢渗透机理
1.3.1 膜结构与氢渗透过程
1.3.2 质子传输机制
1.4 高温质子导体的种类
1.4.1 萤石型氧化物体系
1.4.2 钙钛矿型质子导体
1.4.3 复合钙钛矿型质子导体
1.4.4 烧绿石型氧化物体系
1.5 质子-电子混合导体膜的研究概况
1.5.1 单相混合导体膜
1.5.2 双相混合导体膜
1.6 本论文研究思路及工作
第2章 实验部分
2.1 实验原料
2.2 实验仪器
2.3 样品制备
2.3.1 粉体制备
2.3.2 氢分离膜制备
2.4 性能测试
2.4.1 化学稳定性测试
2.4.2 电导率测试
2.4.3 氢渗透性能测试
第3章 掺杂Na~+、K~+、Mg~(2+)对La_2Ce_2O_7 质子导体性能的影响
3.1 引言
3.2 相结构与微观形貌
3.3 化学稳定性
3.4 电导率
3.5 本章小结
第4章 掺杂Na~+、K~+、Mg~(2+)对Ni-La_2Ce_2O_7 氢分离膜性能的影响
4.1 引言
4.2 相结构与微观形貌
4.3 氢渗透性能
4.4 CO_2气氛下的稳定性能
4.5 本章小节
第5章 Mg~(2+)掺量对Ni-La_2Ce_2O_7 氢分离膜性能的影响
5.1 引言
5.2 La_(2-x)Mg_xCe_2O_(7-δ)质子导体性能
5.3 Ni-La_(2-x)Mg_xCe_2O_(7-δ)混合导体膜的性能研究
5.4 Ni-La_(2-x)Mg_xCe_2O_(7-δ)混合导体膜的稳定性能研究
5.5 膜厚度及表面催化对氢渗透性能的影响
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]质子导体BaCe0.7In0.25Tb0.5O3-δ电导率和化学稳定性的研究[J]. 陈红,杨春利,吕强,马欣宇,陈喜,程旭杰. 功能材料. 2019(04)
[2]膜分离技术在气体分离纯化中的应用[J]. 黄晓磊,吴旭飞,宋新巍. 化学推进剂与高分子材料. 2018(06)
[3]BaCe0.7Y0.3-xTaxO3-δ（x=0.05,0.1）质子导体稳定性和电导率研究[J]. 吕强,杨春利,马欣宇,严敏,陈红. 功能材料. 2018(04)
[4]质子导体材料的应用[J]. 刘超龙. 农家参谋. 2017(16)
[5]质子导电机理研究进展[J]. 高山俊,袁园,陆晴漪. 湖北大学学报(自然科学版). 2017(03)
[6]In、Ta共掺对BaCeO3烧结性能及稳定性的影响[J]. 杨春利,严敏,李伟. 无机材料学报. 2016(09)
[7]相转化法制备中空纤维陶瓷膜的研究进展[J]. 张瑛洁,庄媛媛. 膜科学与技术. 2015(04)
[8]聚合物气体分离膜改性及应用进展[J]. 于冰,刘小冕,丛海林,徐晓丹,李泽敬,连祎琛. 化工新型材料. 2015(05)
[9]钙掺杂对La2-xCaxCe2O7-δ性能影响研究[J]. 王岭,宋洁,戴磊,张文静,朱靖,王硕. 无机化学学报. 2013(02)
[10]无机质子导体的研究进展[J]. 马桂林,许佳,张明,王小稳,尹金玲,徐建红. 化学进展. 2011(Z1)
博士论文
[1]固体氧化物燃料电池LCO基质子传导电解质及相关材料研究[D]. 武煜森.中国科学技术大学 2019
[2]高性能与高稳定性致密陶瓷氢分离膜研究[D]. 朱志文.中国科学技术大学 2013
[3]固体氧化物燃料电池的相转化及流延法制备研究[D]. 肖进.中国科学技术大学 2012
[4]陶瓷中空纤维膜在气体分离及固体氧化物燃料电池中的应用与研究[D]. 杨春利.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]离子掺杂对Ni-BaCeO3基氢分离膜性能的影响[D]. 严敏.西安建筑科技大学 2017
[2]与氧空位有序有关的介电现象研究[D]. 倪伟.安徽大学 2017
[3]透氢膜的制备及其性能研究[D]. 贾雷.河北联合大学 2014
[4]10NiO-NiFe2O4基金属陶瓷的低温烧结致密化[D]. 张勇.中南大学 2007
[5]烧绿石及萤石型高温质子导体合成及其在电化学合成氨中的应用[D]. 谢亚红.新疆大学 2005
本文编号：3704691
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