Транспортные свойства композитов BiVO4 - V2O5 с жидкоканальной зернограничной структурой

• Автор: Федоров, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.01, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 с. : ил.

Введение

Цель работы.

Научная новизна.

Практическая значимость.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Границы зерен.

1.1.1. Геометрические характеристики границ зерен

1.1.2. Энергия границ зерен.

1.1.3. Модель решетки совпадающих узлов.

1.1.4. Фазовые переходы на границах зерен.

1.2. Смачивание границ зерен

1.2.1. Фазовый переход смачивания.
1.2.2. Смачивание границ зерен в керамических материалах
1.2.3. Равновесная толщина межзеренных смачивающих пленок в керамических материалах.
1.3. Жидкоканальная зернограничная структура
1.3.1. Механизмы формирования жидкоканальной зернограничной структуры.
1.3.2. Транспортные свойства композитов с жидкоканальной зернограничной структурой.
1.4. Ионнотранспортные мембраны
1.4.1. Перовскиты.
1.4.2. В1МЕУОХ
1.4.3. Керметы
1.5. Электрофизические свойства У2О5 и В1У
Глава 2. Синтез и методы исследования образцов.
2.1. Синтез композитов В1У 5, 7, , мас. УгС5.
2.2. Методы исследования
2.2.1. Рентгенофазовый анализ.
2.2.2. Сканирующая электронная микроскопия
2.2.3. Материалография.
2.2.4. Гидростатическое взвешивание
2.2.5. Четырехзондовый метод.
2.2.6. Газовая хроматография.
2.2.5. Кулоновольюмометрия.
Глава 3. Результаты и их обсуждение.
3.1. Фазовый состав и микроструктура композитов.
3.2. Электро и массоперенос
3.2.1. Электропроводность
3.2.2. Число переноса ионов кислорода
3.2.3. Проницаемость по кислороду
3.3. Механизм переноса кислорода
3.3.1. Диффузионный режим
3.3.2. Смешанный диффузионнокинетический режим
Заключение
Список литературы


При этом формируется определенная структура мембран, от особенностей которой зависит специфичность трансмембранного переноса ионов и молекул. Поэтому при создании высокоэффективных мембран определенного назначения возникает комплекс разнообразных физикохимических и материаловедческих проблем, для решения которых необходимы фундаментальные исследования структуры и функциональных свойств мембран проницаемость, избирательность по целевым компонентам, совмещение каталитических и разделительных свойств. Одним из перспективных направлений является разработка ионноранспортньх мембран ИТМ с высокой смешанной ионноэлектронной проводимостью 14. Интерес к изучению таких мембран обусловлен, прежде всего, их потенциальным применением в топливных элементах энергетика, керамических мембранных реакторах конверсии метана в синтезгаз химическая промышленность, сепараторах особо чистого кислорода нано и микроэлектронная промышленность и других электрохимических устройствах. В некоторых материалах перовскиты, ВМЕУОХ и керметы твердый электролитблагородный металл уже достигнут высокий уровень смешанной ионноэлектронной проводимости 58, однако эти материалы имеют ряд существенных недостатков, затрудняющих их практическое применение. Альтернативой традиционным керамическим мембранным материалам могут стать композиты с жидкоканальной зернограничной структурой ЖЗГС 9. Впервые ЖЗГС была обнаружена в оксидных слоях, формирующихся при высокотемпературной коррозии металлов . Межзеренные жидкие каналы обеспечивают композиту высокую ионную проводимость, механическую пластичность и плотность. Однако транспортные свойства композитов с ЖЗГС изучены недостаточно. Данная работа направлена на выявление взаимосвязи состав микроструктура транспортные свойства композитов с ЖЗГС и установление кинетических закономерностей процесса переноса кислорода в этих композитах. Разработка новых композитов В1У У2С5 с жидкоканальной зернограничной структурой для высокоселективных по кислороду ионнотранспортных мембран. В1У 5, 7, , мае. В1У5, 7, , лшс. В1У 5, 7, , 2мас. Впервые получены композиты В1УС4 5, 7, , мас. У2О5 с ЖЗГС. Показано, что ЖЗГС формируется в этих композитах при температуре плавления эвтектики 0 С в результате смачивания границ зерен ВГУС4 эвтектическим расплавом. Выявлена взаимосвязь состав микроструктура транспортные свойства композитов В1Ю4 5, 7, , мас. У5 с ЖЗГС. Получены температурные зависимости электропроводности, чисел переноса и потока кислорода и установлен характер изменения этих параметров с объемной долей жидкой фазы. Установлено, что процесс переноса кислорода через композит В1У мас. У5 с ЖЗГС толщиной 24 мм осуществляется в смешанном диффузионнокинетическом режиме и описывается моделью БурграфаБоувмистра. Обнаружена высокая селективная проницаемость но кислороду для композита В1У мас. У2О5 с ЖЗГС в температурном интервале 00 С, что позволяет применить его в качестве ИТМ. Оценены объемные и поверхностные кинетические коэффициенты переноса кислорода и характеристические мембранные толщины для композитов В1У 5, 7, , мас. У5 с ЖЗГС. Создана и запатентована новая ионнотранспортная мембрана на основе композита В1У 2 мас. У5 с ЖЗГС, которая может быть применена в энергетике топливные элементы, химической промышленности мембранные реакторы конверсии метана в синтезгаз, медицине генераторы кислорода, микро и наноэлектронной промышленности сепараторы особо чистого кислорода и других отраслях народного хозяйства. ИНХС РАН, ИФХЭ РАН, ИОНХ РАН, МГУ, НИФХИ и др. Международная конференция Химия твердого тела и современные микро и нанотехнологии Кисловодск, . Всероссийская школаконференция Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении Воронеж, . Международное совещание Фундаментальные проблемы ионики твердого тела Черноголовка, . Российская конференция молодых научных сотрудников и аспирантов Функциональные материалы Москва, . Международная конференция элекгрохимического общества Неорганические ионнотранспортные мембраны Вена, .