Размеры частиц прекурсоров и физико-химические свойства кислородных датчиков с твердыми электролитами на основе систем Y2O3-ZrO2, Ce2O3-ZrO2 и Ce2O3-Y2O3-ZrO2

• Автор: Шорохов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 101 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Г лава I. Обзор литературы

1.1. Химические свойства и структура Хг, У2Оз, Се2Оз, Се.

1.1.1. гю2.
1.1.2. У2Оэ

1.1.3. Се2Оэ, Се.

1.2. Фазовые диаграммы кислородпроводящих

керамик.

1.3. Проводимость Уз, Се2Оз, 0еО2, 7.г и

стабилизированного диоксида

циркония
1.4. Способы получения прекурсоров циркониевой
керамики
1.5. Высокотемпературные керамические газовые
сенсоры.
Глава 2. Методики
эксперимента
2.1.Дифференциальная сканирующая калориметрия .
2.2. Определение удельной поверхности порошков .
2.3. Лазерная седиментография и РФА.
Глава 3. Определение условий синтеза наноразмерных порошков
прекурсоров
Глава 4. Эволюция наноразмерных прекурсоров при их последовательной термической
обработке
Глава 5. Влияние размеров агломератов в прекурсорах на физикохимические свойства твердых
электролитов
5.1. Механическая прочность
5.2. Электрическое сопротивление.
5.3. Сенсорные свойства кислородных датчиков.
Заключение
Литература


Введение. Г лава I. Химические свойства и структура Хг, У2Оз, Се2Оз, Се. Се2Оэ, Се. Проводимость Уз, Се2Оз, 0еО2, 7. Глава 2. Дифференциальная сканирующая калориметрия . Определение удельной поверхности порошков . Лазерная седиментография и РФА. Глава 3. Глава 4. Глава 5. Электрическое сопротивление. Сенсорные свойства кислородных датчиков. Приложение. Среди оксидных материалов на основе диоксида циркония 13, используемых современной практикой, особую группу составляют твердые электролиты с ионной проводимостью. Наибольшее распространение получили флюоритоподобные твердые растворы диоксида циркония, стабилизированного добавками , , 23 или оксидами редкоземельных элементов. Сравнительно высокая униполярная ионная проводимость этих твердых растворов при высоких температурах позволяет использовать их в качестве твердых электролитов в соответствующих гальванических элементах, которые широко применяются в топливных батареях как кислородные сенсоры для определения полноты сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания и энергетических агрегатах в черной и цветной металлургии, в производствах стекла, огнеупоров и др. Поскольку в большинстве случаев необходимый уровень проводимости в твердых электролитах достигается при высоких температурах, продолжается поиск аналогов, позволяющих расширить область их применения по температуре и парциальным давлениям кислорода. Анализ литературных данных позволил выбрать в качестве объектов исследования следующие составы твердых электролитов в мол. ХгО2, а в качестве метода синтеза зольгель метод 4 . Метод основан на получении разными способами гелей гидроксидов циркония и легирующих катионов. Эти гели затем подвергаются сушке при 00 С, в результате которой образуются так называемые порошкипрекурсоры, или просто прекурсоры. Порошкипрекурсоры далее подвергаются промежуточной термообработке, прессованию и завершающему обжигу при С. Достоинством метода является возможность получения наноструктурированных твердых электролитов, которые наряду с улучшением их физикохимических свойств химической и термической стойкости, прочностных свойств, вакуумной плотности и др. Все выше сказанное свидетельствует в пользу актуальности работы. Научная новизна работы. Настоящее исследование содержит следующие оригинальные результаты и основные положения, выносимые на защиту. Показано, что прекурсоры и кристаллические твердые растворы имеют сложную размерную иерархию, причем процесс увеличения с температурой термообработки как средних размеров агломератов, так и кристаллитов в них происходит постепенно и непрерывно. Разработана и осуществлена на практике конструкция кислородных сенсоров с использованием наноструктурированных твердых электролитов. Практическая ценность. Разработанный в настоящей работе кислородный датчик с наноструктурированным электролитом состава 0. ФГУП СПО Аналитприбор г. Смоленск. Проведены успешные опытные испытания этих кислородных сенсоров в стекольном производстве, что подтверждает перспективность их использования в металлургической и огнеупорной промытленностях. Апробация работы. СанктПетербург, ноябрь 2 Ii i i, , , I. Публикации. Результаты выполненных исследований представлены в пяти публикациях.