新技术专题
题目：高温质子导体的制备、性质、应用
院系：材料与冶金学院
专业：材料科学与工程
班级：材料2014-3
姓名（学号）：
孟伟杰（120143203087）肖峰（120143203059）
方蔓俐（120143203018）马雪（120143203007）
赵东美（120143203089）
高温质子导体的制备、结构、性能及应用研究
（材料与冶金学院材料2014-3）
摘要：本文系统地研究了高温质子导体的制备、结构和性能，并在此基础上制
得高温电化学传感器并进行了铝液测氢的应用研究。采用不同的合成方法(高温固相合成法、溶胶凝胶法、燃烧合成法等)制备了高温质子导体。结合微波预处理技术的溶胶凝胶制备方法能有效的控制粉体颗粒的团聚，所得粉体的平均粒
径为65rim，具有良好的烧结性能，烧结温度比高温固相法降低200～300。C，制得的高温质子导体的相对理论密度大于96 ％。同时采用Fisher模式识别方
法对烧结工艺进行了优化分类及预报。研究了SrCe03基高温质子导体制备中
各种因素(温度、掺杂种类、掺杂量等)对其结构与性能的影响。利用紫外可见光谱、红外光谱和拉曼光谱研究了SrCe03基系列高温质子导体的结构及性能随掺杂种类、掺杂量、烧结及不同气氛下的变化，佐证了掺杂SrCe03体系质子导体的形成机理。采用交流阻抗技术研究了SrCe03基系列高温质子导体在不同气氛下(干燥、空气、氢气氛、水蒸汽气氛等)的导电性能。研究了高温质子导体
器件中不同电极(Pt、Ag和Ni电极)的制备工艺及其性能的影响。探索研究了
Ni电极的化学镀法制备及其影响因素。制备了高温质子导体电化学传感器，并
进行了铝液定氢的应用研究，取得了满意的结果。
关键词：高温质子导体、溶胶凝胶、紫外光谱、交流阻抗、化学传感器
1．高温质子导体简介
1．1固体电解质
固体电解质又称快离子导体、超离子导体，是一类具有很高离子导电性的
固体功能材料，其主要特征是离子作为固体中的电荷载流子在外电场作用下具
有类似于液体电解质的快速离子迁移特征，也就是说，在固态时具有与熔融和
液态电解质相近的电导率。固体电解质有一定的形状和强度并且往往只是某些
特定粒子f如：H+、Li+、Na+、Ag+、cu2+、O玉、F。、Sz-等)猷JNNtl一”。
人们早就发现某些离子晶体能导电，但是电导率很小。直到20世纪60年
代中期发现了具有应用价值的快离子导体(例如RbA9415)，固体电解质才得以
广泛应用，如高效燃料电池和高性能蓄电池的制造、快速准确的冶金过程在线
检测、环境气体监测和有害废气处理以及气体分离等。
目前已知的固体电解质有数百种，有单晶、陶瓷、非晶态、聚合物等，可
以是有机物或无机物、固体或凝胶等。传导离子大都是质量较轻，体积较小，
带一个电荷的居多，例如A矿、cu+、Li+、F-等。银离子导体如AgX(x为卤素)、A92S、RbA9415等。铜离子导体如CuI、Cu2Hgl4、Cu2Se。碱金属离子导体主要是锂离子导体和钠离子导体，其中B．氧化铝(Na20·nAl203)已应用于高能电池。大多数氧离子导体以第四族副旅的金属或四价稀有金属的氧化物(如Zr02、Th02)为主，掺杂一些价数较低的金属氧化物(如Y203、CaO)才有实用价值，可
以用来测定氧的分压等。氟离子导体有13-PbF2、CaF2、CdF2，添加一价及三
价金属的氟化物，如NaF、AIF3与之形成固溶体，产生F．空位及晶格间F一。
固体电解质的应用主要在于它的离子导电特性。作为可逆电池而仅应用电
动势值时，离子电导率应。三10～S／cm：而作为能源电池应用时，在使用温
度下，离子电导率应c>10～S／cm。但对于大部分固体电解质而言，只有在较
高温度的条件下，电导率才能达到这样的数值，因此固体电解质的电化学实际
上是高温电化学。并且对于固体电解质还要求在高温下具有稳定的化学和物理
性能。
2．常用制备技术概述
高温质子导体的导电特征、密度、机械强度和抗热震性等性能与微观晶粒
大小、相组成、晶界等有关，主要取决于材料的种类和制备方法。根据固体电
解质的形态和用途，材料的制备包括多晶制备、单晶制备和薄膜制备等，其制
备方法也各有不同。主要包括高温固相合成法、溶胶一凝胶法。其它一些纳米
材料的制备方法如共沉淀法、燃烧合成法、水热法、微乳液合成法等也有应用。2．1高温固相合成法
高温固相合成是制各复氧化物陶瓷的传统方法。
对于钙钛矿型的高温质子导体，起始原料主要为化合物(如碳酸盐、硝酸盐、草酸盐或醋酸盐等)和氧化物(如Ce02或Zr02等)，稀土金属大多数为氧化物(如Y203、Yb203、Eu203等)。原料混合好后须经过煅烧，温度通常为1200～1400。C，使化合物原料变成简单氧化物混合物，然后在高温下化合(或形成固
溶体)，形成复合氧化物晶体结构。
3.高温质子导体的光谱研究
固体电解质的结构研究方法归属于固态物理、固态化学领域的研究。固态
离子的电子层结构、原子的组合排列、杂质和缺陷的存在形式等决定了物质的
性质。对于一种材料的精细结构研究，需要运用多种技术，但是基本方法都基
于不同的电磁波或者不同的外来粒子对其作用后的反映。光谱方法是最常用的
测试技术，光谱分析法是指在光的作用下，通过测量物质产生的发射光、吸收
光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。
紫外一可见光谱属于电子跃迁光谱。电子能级的能量差AEe较大(1～20eV)，电子跃迁产生的吸收光谱在紫外一可见光区，电子能级间跃迁的同时总伴随有
振动和转动能级问的跃迁，即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁
产生的若干谱线而呈现宽谱带。吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级
间的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据。吸收
谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，也提供分子结构的信息。
红外光谱属于分子振动光谱，是分子吸收红外光引起振动和转动能级跃迁
产生的吸收信号。振动能级的能量差△Ev约为：0．05～1 eV，跃迁产生的吸
收光谱位于红外区。当一束连续波长的红外光透过极性分子材料时，某一波长
的红外光的频率若与分子中某一原子或基团的振动频率相同时，即发生共振。
这时，光子的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，导致分子对这一频率的
光子的选择吸收，从振动基态激发到振动激发态，产生振动能级的跃迁。分子
的振动频率决定分子基团吸收的红外光频率，即红外吸收位置。
Raman光谱是由非弹性碰撞引起方向改变且有能量交换而产生的分子振动
光谱；Raman散射的两种跃迁能量差：△E=^(vo—Av)产生较强的stokes线；
AE=h(vo+Av)产生较弱的反stokes线；Raman散射光与入射光频率差△v；对不
同物质△v不同；对同一物质△v与入射光频率无关，可以表征分子振．转能级的特征物理量，是定性与结构分析的依据。
4.高温质子导体的电化学性能
高温质子导体的应用(如SOFC、化学传感器、除湿、制氢等)都是通过电化
学装置来实现的。已有的研究表明，这些装置的工作效率主要决定于固体电解
质和电极材料的电化学性能。
交流阻抗谱是常用的一种电化学测试技术，该方法具有频率范围广、对体
系扰动小的特点，是研究固体电解质导电特性、电极过程动力学及电极表面现
象的重要工具。交流阻抗技术原本主要用于研究可逆的电极过程，最近30年仪器科学的进步和数据处理新方法的出现，特别是恒电位仪的使用，使电化学阻
抗技术在不可逆体系中广泛应用。
高温质子导体电化学性能与基质氧化物、掺杂离子种类、掺杂量、工作温度、气氛条件、制备工艺、电极等都有关。
可采用交流阻抗谱方法系列研究了不同体系的高温质子导体的导电特性，
不同电极的制备及其电化学性能，以及各种因素对高温质子导体导电特性的影响。
5.高温电化学传感器的制备及应用
近年来，采用固体电解质的电位型电化学传感器由于灵敏度高、选择性好，在CO，C02，CH4，H2，H2S，NH3，NO，N02，02，S02等气体的检测中得到了广泛应用。
同样，采用固体电解质的高温电化学传感器在冶金工业生产及实验研究中
也得到了日益广泛应用。
Yajima T等报道了采用钙钛矿结构的CaZro 9Inol03．。高温质子导体为
固体电解质，以1％氢分压气体为参比物，构成电化学氢探头，并将CaZro9Ino 103-a质子导体制成NOTORP氢传感器，在工业生产中得到应用。Fukatsu
N．掣1t”1报道了对CaZro91110 103。SrCeo 95Ybo 0503等电化学传感器测
量铝液和铜液中氢含量的研究，提出了测量装置组装等方面独特的见解。同时，日本TⅥ(公司Katahira K．等也报道了用CaZro 9Ino 103。型测氢探头测量
铜液中氢含量。
王常珍等对现场铝液连铸过程中在线、连续盟测氢的试验证明，氢传感器
能灵敏地反映出倒炉、脱氢气体的流量变化、扒渣、流槽覆盖与否等因素对铝
液中氢含量的影响，可为即时的工艺改进提供参考。他们采用BaCeD 95Yo
os03管制备氢传感探头，在高纯石墨坩埚中舡气氛下，726．4～825．8℃，分
别测定了ZL201和LYl2两种牌号铝合金的氢含量，7～10s获得稳定电动势值。
徐秀光报道了以CaZro 9Inol03．a为电解质，含H2的标准气为参比电极，构成氢传感器，研究其对熔融铝中氢含量的传感特性。实验证明，CaZro9Iilo 103‘a固体电解质在869～1300K内，材料稳定，对铝液不润湿，电导率为10
‘4～10～S／cm；组装成的传感器响应迅速，并显示出稳定的电动势值。郑敏
辉等以SrCeo95Yb00503-a 的致密陶瓷管为固体电解质，以Ca／CaI-t2混合物
为参比物组装氢探头，对高氢含量Al液进行测定，电动势稳定时间长达
1．8ks，准确反映了氢过饱和度。
6.总结
本文在对高温质子导体的国内外研究现状作了简要的分析之后，系统地研
究了高温质子导体的制各方法，应用紫外可见光谱、红外光谱和拉曼光谱研究
了高温质子导体的结构性质及其变化，采用交流阻抗谱方法研究了高温质子导
体的电化学性能，对制得的高温电化学传感器进行了铝液测氢的应用研究，得
到了以下主要结论。
1．采用改进的高温固相合成法，在1400。C固相合成3h，1550。C烧结
2h，所得样品晶粒尺寸为1～5rtm，晶粒以直接结合为主，结构致密，相对理
论密度达96％。
2．采用溶胶凝胶法集成微波预处理技术，提高了材料的有效利用，缩短了干燥时间，有效的控制了粒子的聚集。所得粉体的平均粒径为65．5nm，具有
良好的烧结性能，在1300。C下烧结4h即可得到相对密度超过96％的多晶陶瓷，烧结温度比高温固相法降低200～300。C。
3．采用溶胶凝胶法能制备固溶度较大的SCYb和SCY体系高温质子导体。
掺杂后各样品(112)面上的衍射峰位置均有所偏移，晶格也都有不同程度的变形，但变形幅度SCY明显比SCYb系列小，从理论上讲SCYb系列的导电率应高于
SCY系列。
4．采用Fisher模式识别方法能很好的对高温质子导体烧结工艺进行优化
分类及预报。
5．SrCe03体系掺杂(Yb或Y)后的紫外吸收强度均明显增强，并随着掺杂
量的增加，其紫外吸收强度依次递增，吸收边发生红移，带隙减小。烧结后粉
体的紫外吸收边明显红移，带隙明显减小，说明电子导电能力明显增强。水蒸
汽处理后粉体的紫外吸收边位移变化不明显，但吸收强度略有变化。
6．SrCe03体系掺杂(Yb或Y)后的红外光谱在1765 cm-l～1775cm。1间和2500cm‘1处的吸收峰产生变化，其中SrCeo 90Yol003m SrCeo-95Ybo 0503m
有明显的吸收峰，这与它们为同系列中具有最好的质子导电性具有一定的相关性。
7．Raman光谱研究表明SCYb体系随着温度的升高，氧空位含量增加，体
系成为离子、电子空穴或电子的混合导体。样品经高温干燥处理后，氧空位增
加：而水蒸汽处理后，氧空位减少；这也佐证了Yb掺杂SrCe03体系形成质子
导体的机理。
8．用铂浆涂覆法烧结制得Pt电极，表面结构为片状堆积的层状多7L结构。在350。C～800。C温度区间，具有良好的电化学性能。用银浆涂覆法烧结制得Ag电极，表面结构为颗粒状堆积的多孔结构。在350℃～800℃温度区间，晶界阻抗与电极的阻抗相重合，电极的电化学行为主要以扩散控制；在600℃以上
高温下，Ag电极的电化学活性不如Pt电极。
9．探索研究了用化学镀法制得Ni电极，不同配比的粗化液和不同溶剂的
敏化液都会影响陶瓷表面化学镀镍，适宜的粗化液的配比为HF：H2S04：
K2Cr207体积比为l：l：3的溶液，较好的敏化液溶剂为异丙醇。
10．交流阻抗谱研究表明，SrCeo．95Ybo 050h在水蒸汽气氛下的晶粒活
化能为O．47eV、晶界活化能为O．94eV、总活化能为0．74eV：在氢气气氛下
的晶粒活化能为o．52eV、晶界活化能为O．80eV、总活化能为o，57eV；在空
气气氛下的晶粒活化能为0．64eV、晶界活化能为1．13eV、总活化能为
1．01eV。
11．实验制备的高温电化学传感器材料致密、结构紧凑、使用方便、响应
速度快、稳定性好、连续测定时间长，完全可用作铝液定氢应用。
参考文献
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新技术专题 题目：高温质子导体的制备、性质、应用 院系：材料与冶金学院 专业：材料科学与工程 班级：材料2014-3 姓名（学号）： 孟伟杰（120143203087）肖峰（120143203059） 方蔓俐（120143203018）马雪（120143203007） 赵东美（120143203089）
高温质子导体的制备、结构、性能及应用研究 （材料与冶金学院材料2014-3） 摘要：本文系统地研究了高温质子导体的制备、结构和性能，并在此基础上制 得高温电化学传感器并进行了铝液测氢的应用研究。采用不同的合成方法(高温固相合成法、溶胶凝胶法、燃烧合成法等)制备了高温质子导体。结合微波预处理技术的溶胶凝胶制备方法能有效的控制粉体颗粒的团聚，所得粉体的平均粒 径为65rim，具有良好的烧结性能，烧结温度比高温固相法降低200～300。C，制得的高温质子导体的相对理论密度大于96 ％。同时采用Fisher模式识别方 法对烧结工艺进行了优化分类及预报。研究了SrCe03基高温质子导体制备中 各种因素(温度、掺杂种类、掺杂量等)对其结构与性能的影响。利用紫外可见光谱、红外光谱和拉曼光谱研究了SrCe03基系列高温质子导体的结构及性能随掺杂种类、掺杂量、烧结及不同气氛下的变化，佐证了掺杂SrCe03体系质子导体的形成机理。采用交流阻抗技术研究了SrCe03基系列高温质子导体在不同气氛下(干燥、空气、氢气氛、水蒸汽气氛等)的导电性能。研究了高温质子导体 器件中不同电极(Pt、Ag和Ni电极)的制备工艺及其性能的影响。探索研究了 Ni电极的化学镀法制备及其影响因素。制备了高温质子导体电化学传感器，并 进行了铝液定氢的应用研究，取得了满意的结果。 关键词：高温质子导体、溶胶凝胶、紫外光谱、交流阻抗、化学传感器 1．高温质子导体简介 1．1固体电解质 固体电解质又称快离子导体、超离子导体，是一类具有很高离子导电性的 固体功能材料，其主要特征是离子作为固体中的电荷载流子在外电场作用下具 有类似于液体电解质的快速离子迁移特征，也就是说，在固态时具有与熔融和 液态电解质相近的电导率。固体电解质有一定的形状和强度并且往往只是某些 特定粒子f如：H+、Li+、Na+、Ag+、cu2+、O玉、F。、Sz-等)猷JNNtl一”。 人们早就发现某些离子晶体能导电，但是电导率很小。直到20世纪60年 代中期发现了具有应用价值的快离子导体(例如RbA9415)，固体电解质才得以 广泛应用，如高效燃料电池和高性能蓄电池的制造、快速准确的冶金过程在线 检测、环境气体监测和有害废气处理以及气体分离等。 目前已知的固体电解质有数百种，有单晶、陶瓷、非晶态、聚合物等，可 以是有机物或无机物、固体或凝胶等。传导离子大都是质量较轻，体积较小， 带一个电荷的居多，例如A矿、cu+、Li+、F-等。银离子导体如AgX(x为卤素)、A92S、RbA9415等。铜离子导体如CuI、Cu2Hgl4、Cu2Se。碱金属离子导体主要是锂离子导体和钠离子导体，其中B．氧化铝(Na20·nAl203)已应用于高能电池。大多数氧离子导体以第四族副旅的金属或四价稀有金属的氧化物(如Zr02、Th02)为主，掺杂一些价数较低的金属氧化物(如Y203、CaO)才有实用价值，可
微格教学教案 硝酸的性质、制法及应用 学生姓名：—————— 学号：—————— 考号：—————— 完成时间：2019年2月8日
【教学内容】 硝酸的性质、制法及用途 【教学目标】 1、知识与技能目标： （1）复习巩固氨和铵盐的性质。 （2）了解硝酸的物理性质及化学性质。 （3）了解硝酸的用途。 2、过程与方法目标： 培养学生根据硝酸的性质解决日常生活中见到的现象、学以致用，学会解决生活中的实际问题。 3、情感态度与价值观目标： 通过对硝酸性质的探究，激发学生学习化学的兴趣。 通过学习硝酸的性质和用途相联系，培养学生将化学知识和生产生活实践相结合的意识。 【教材分析】 本节先通过观察总结出纯硝酸和浓硝酸的物理性质、硝酸的不稳定性，然后在实验的基础上总结出硝酸的氧化性和酸性。 氧化性是本节的重难点，教材通过稀、浓两种不同浓度的硝酸和铜反应做对比，引导学生总结出硝酸的氧化性，加深了同学们对硝酸氧化性的认识和对反应产物的记忆。 【教学重点】 硝酸的化学性质（不稳定性，氧化性，酸性） 【教学难点】 硝酸的氧化性 【教学过程】 一、复习引入： 1、教师引入：通过前面的学习，大家知道了哪些制备氨气的方法？实验室和工业上又分别用什么方法制备？为什么呢？ 2、学生回答。 3、教师讲解：制取氨气的方法有很多种，比如加热铵盐，铵盐和碱反应，化合反应合成氨等。铵盐的方法虽简单但制得的氨气不纯，氮气和氢气化合反应的反应条件要求较高，要高温高压催化剂，但因为反应物易制得且成本低所以适用于工业大量制氨气，实验室一般用氯化铵和熟石灰也就是氢氧化钙加热制取少量氨气。 4、板书：氨气的实验室制法2NH4Cl+Ca(OH)2=加热=2NH3↑+CaCl2+2H2O 氨气的工业制法N2+3H2=高温高压催化剂=2NH3 5、教师讲解：在学习了前面几个重要的含氮化合物之后，又将向大家介绍一工业巨头就是化工重要基础原料三酸两碱中的含氮酸——硝酸。 6、板书：硝酸 二、发现历史： 1、教师讲解：人类最早关于硝酸的记录是公元八世纪炼金术士贾比尔·伊本·哈扬在干馏硝石时发现并制得的硝酸，同时他也是硫酸和王水的发现者。而中国第一座能合成氨的工厂则是由中国著名的化学家侯德榜建成的，但因为硝酸可以用来制取炸药，所以在开工后不久就被侵略者摧毁了。
实验室制取氧气及其性质实验报告 实验者： 实验日期： 一、实验目的： 1、掌握实验室制取氧气的方法 2、掌握氧气的性质 二、实验器材：导气管，试管，集气瓶，酒精灯，水槽，燃烧匙 三、实验药品：氯酸钾，二氧化锰，木炭，硫粉，红磷，铁丝 四、实验原理：2KClO 3 2KCl+3O 2 五、实验步骤： 安装如图组装仪器。 查：检查装置气密性 ，双手握住试管，观察玻璃管内水柱变化。 装：将药品装入试管，在试管口放一小团棉花，装好带导管的软木塞。 定：将试管固定在铁架台，试管夹应夹在离试管口1/3处，试管口应向下。 点：点燃酒精灯，先来回移动，使试管均匀受热，然后将火焰集中在药品处加热。 收：采用排水法收集氧气，理由是氧气不溶于水。收集四瓶氧气。 离：收集满氧气后，先将导管移开水槽。 熄：再用灯帽熄灭酒精灯。 六、氧气性质实验操作： 1、观察氧气的颜色和气味：无色无味，能使带火星的木条复燃。 2、娶一小块木炭，在酒精灯上烧至发红，然后将木炭插入集气瓶内。 观察现象：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，说明集气瓶中有纯净的氧气存在。反应完后，向集气瓶中加入澄清石灰水，振荡后，现象为澄清石灰水变浑浊，说明木炭跟氧气反应后产生CO 2。 化学方程式为：C ＋O 2CO 2 3、用细铁丝螺旋绕在燃烧匙是，另一端绕一根火柴，点燃火柴，待火柴燃烧尽时，立即放入留有水，充满氧气的集气瓶中。 观察现象：红热的铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。化学方程式为： 3Fe ＋2O 2 Fe 3O 4 4、取少量硫粉在燃烧匙上，在酒精灯上加热，硫粉熔化，迅速将燃烧匙伸进充满氧气的集气瓶中。 S ＋O 2 SO 2 5、取少量磷粉在燃烧匙上，在酒精灯上加热至发红，迅速将燃烧匙伸进充满氧气的集气瓶中。 观察现象：剧烈燃烧，发出明亮光辉，放出热量，生成白烟。化学方程式为： 4P ＋5O 22P 2O 5
高温超导体及其研究近况 姓名:高卓班级:材料化学09-1 学号:200901130805 所谓超导,是指在一定温度、压力下,一些金属合金和化合物的电阻突然为零的性质.利用此次性质做成的材料称为超导材料. 超导材料按其化学组成可分为：元素超导体，合金超导体，化合物超导体。近年来，由于具有较高临界温度的氧化物超导体的出现，有人把临界温度Tc达到液氮温度（77K）以上的超导材料称为高温超导体，上述元素超导体，合金超导体，化合物超导体均属低温超导体。以下就高温超导体作一个简要介绍。 一材料特点 自1964年发现第一个超导体氧化物SrTiO3以来，至今已发现数十种氧化物超导体。这些氧化物超导体具有如下共同的特征：（1）超导温度相对而言比较高，但载流子浓度低；（2）临界温度Tc随组分成单调变化，且在某一组分时会过渡到绝缘态；（3）在Tc以上温度区，往往呈现类似半导体的电阻-温度关系；（４）Tc和其他超导参量对无需程度敏感。 高温超导体在结构和物性方面具有以下特征；(1)晶体结构具有很强的地维特点，三个晶格常数往往相差3-4倍；（2）输运系数（电导率、热导率等）具有明显的各向异性；（3）磁场穿透深度远大于相干长度，是第二类超导体；（4）载流子浓度低，且多为空穴型导电；（5）同位素效应不显著；（6）迈斯纳效应不完全；（7）隧道实验表明能隙存在，且为库柏型配对。氧化物超导体的这些特征，引起人们的兴趣和关注。 二发展趋势 目前,在高温超导研究领域中,各国科学家正着重进行三个方面的探索,一是继续提高Tc,争取获得室温超导体;二是寻找适合高温超导的微观机理;三是加紧进行高温超导材料与器件的研制,进一步提高材料的Jc和Tc,改善各种性能，降低成本，以适用实用化的要求。 三国内外发展现状 超导材料技术是21世纪具有战略意义的高新技术，极具发展潜力和市场前景。世界各主要国家政府纷纷制订相关计划和加大研发投资，推动基础研究和产业化发展，竞争十分激烈。 一、美国 美国能源部（DOE）早在1988年就创建了超导计划，该计划将高科技公司、国家实验室和大学结合起来，进行具有高度复杂性的高温超导技术的应用研发工作，并在此基础上于1993年底制定了超导伙伴计划（Superconductivity Partnership Initiative，SPI）。SPI是整个超导计划的一部分，目的是加速高温超导（High temperature superconductors，HTS）电力设备走进市场。DOE 在2001年9月24日宣布了新一轮的高温超导计划——SPI二期，投入总资金达1.17亿美元，支持高温超导商业化示范电缆、100MVA高温超导发电机、1000英尺、3相长距离高温超导输电电缆、高温超导变压器、高温超导核磁共振成像装置、超导飞轮储能装置、高温超导磁分离器等7个项目的研发。 2003年7月，DOE在公布的《‘Grid 2030’A National Vision for Electricity’s Second 100 Years》报告中，把高温超导技术列为美国电力网络未来30年中发展的关键技术之一。该计划制订了2010年、2020年和2030年美国在电力方
热塑性淀粉的制备、性质及应用研究进展 杨晋辉,于九皋＊,马骁飞 (天津大学理学院化学系,天津 300072) 摘要:淀粉由于可降解、来源广泛、价格低廉、可再生而被认为是最具发展前景的生物降解材料之一,因此, 热塑性淀粉材料的研究与开发备受关注。本文综述了近年来热塑性淀粉材料的研究进展情况,内容主要涉及 了热塑性淀粉的制备、性质和应用。 关键词:热塑性淀粉;生物降解材料;制备;性质;应用 引言 进入21世纪后,社会的可持续发展及其涉及的环境、资源和经济问题愈来愈受到人们的关注。来源于石油产品的传统塑料正面临石油日益枯竭的资源问题和塑料废弃物对环境的污染问题,严重时还会影响到地球的生态平衡,因此可生物降解材料替代传统塑料已经提到日程上来。据估计[1],地球上每年可以产生170×109t生物质,但仅有约3.5%的生物质被人类所利用,在所利用生物质中大概有62%用于人类的食品,而用于非食品领域(比如说化工领域)的生物质材料仅占到了5%。由以上可知,天然聚合物数量巨大,可再生且再生周期较短,但被人类利用有限,所以对天然聚合物进行的研究开发还有巨大的空间,对此方面的研究不仅可以缓解资源问题,而且可以解决环境污染问题,如此则可实现人类的可持续发展。淀粉是一种来源广泛、价格低廉、再生周期短且可生物降解的生物质,是最具发展潜力的天然生物可降解材料之一。 1 热塑性淀粉 1.1 热塑性淀粉 淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成,天然淀粉微观形貌表现为颗粒状。淀粉结构单元上存在大量的分子内和分子间氢键,因此,淀粉一般存在有15%～45%的结晶,由于其玻璃化转变温度与分解温度非常接近[2],所以淀粉本身不具有可塑性。 向淀粉中加入小分子塑化剂,淀粉分子间和分子内氢键被塑化剂与淀粉之间较强的氢键作用所取代,淀粉分子活动能力得到提高,玻璃化转变温度降低,淀粉表现出热可塑性,在高温剪切力(挤出,模压及注塑等)作用下,即可制得热塑性淀粉材料。 多种淀粉可以用于热塑性淀粉的制备,包括天然淀粉和由天然淀粉通过化学反应制备的改性淀粉。由于玉米淀粉价廉易得,在热塑性淀粉的研究中应用较多。 塑化剂一般含有能与淀粉中羟基形成氢键的基团,如羟基、氨基或酰胺基。常用塑化剂包括甘油、乙二醇、葡萄糖、山梨醇、木糖醇,乙醇胺、尿素、甲酰胺等。其中以甘油为塑化剂的研究较多。 1.2 热塑性淀粉与原淀粉的区别 淀粉塑化后,淀粉分子间和分子内氢键减弱,淀粉颗粒破坏,结晶形态改变,以上各种变化可通过红外谱图、扫描电境谱图以及X衍射谱图作出分析判断。 作者简介:杨晋辉(1977-),男,博士生,主要从事淀粉基生物降解材料的研究; ＊通讯联系人:E-mail:jhhcooi@https://www.doczj.com/doc/156960795.html,.
基础实验1 氧气的制取与性质 【教学目标】 1．知识与技能： (1)练习仪器装配、检查装置气密性、收集气体和检验气体等基本实验操作。 (2)学习实验室制取氧气的方法。 (3)加深对氧气性质的认识。 2．过程与方法： (1)知道反应原理决定实验装置，气体的性质决定气体的收集方法和验满方法。 (2)学会边实验、边分析、边讨论的方法。 3．情感态度与价值观：培养学生的科学的学习态度，养成良好的学习习惯。 【教学重点】氧气的制法与性质及实验操作。 【教学难点】细铁丝在氧气中燃烧的实验操作及实验现象的描述。 【教学方法】复习提问→实验探究→得出结论→拓展视野→提高兴趣。 【实验准备】 药品：高锰酸钾、水、木炭、细铁丝、蜡烛。 仪器、材料：铁架台、铁夹、大试管、单孔橡皮塞、橡皮管、导管、集气瓶、水槽、毛玻璃片、棉花、坩埚钳、燃烧匙、火柴、酒精灯、烧杯、木条、木块、纸片、砂纸等。【课时安排】1课时 【教学过程】 [引入]展示一盛满氧气的集气瓶和一空集气瓶。 [问]哪一瓶是氧气？如何检验？ [复习提问] 实验室如何制取氧气呢？ [回答]实验室可以用分解过氧化氢溶液、加热高锰酸钾或加热混有二氧化锰的氯酸钾固体的方法制取氧气。 [提问]为什么选择这样的方法而不选择氧化汞（氧化汞加热生成汞和氧气，汞有毒）、空气或者水（水通电生成氧气和氢气）？ [回答]因为高锰酸钾或过氧化氢分解制取氧气的方法，具有反应快、操作简便、便于收集等优点，适合实验室制取少量气体。 [教师]那么又将选择什么样的装置呢？下面请同学们做好自学指导和[活动准备]，各小组根据所提供的实验用品设计制取氧气的方案，看哪组设计的又快又合理？讨论后各小组：①板书反应原理；②展示连接好的发生装置并回答问题2；③收集装置并回答问题3。 [学生讨论] [教师巡视] [学生代表陈述讨论结果] [教师]我们设计好了实验方案。哪位同学愿意自己动手来体验做化学实验的乐趣？ [学生]愿意。 [教师]各小组分好工，按方案规范操作亲自动手制取氧气，用一种方法收集三瓶氧气（其中一瓶底部留有少量水或铺层细砂）并验证它的性质并思考[问题与交流]。 [注意事项]
高温超导材料的发展及应用 摘要：现代社会高度物质文明和材料科学进步密切有关，本文通过介绍超导及高温超导材料的相关知识阐述目前高温超导材料的发展和应用。 Abstract: the modern social highly material civilization Closely relates to the material's science progress, this paper is about the knowledge of superconducting and HTS materials,and it introduces High temperature superconducting materials 's development and application. 关键词：超导、高温超导材料、材料、技术。 Keywords: superconductivity, high temperature superconducting materials, materials, technology. 正文：日新月异的现代技术的发展需要很多新型材料的支持。自从第三次科技浪潮席卷全球以来，新型材料同信息、能源一起，被称为现代科技的三大支柱。新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展，甚至会催生新的产业和技术领域。 超导体由于其得天独厚的特性，使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下，极大地限制了超导材料的应用，因而需要探索新的高温超导材料。所谓高温超导材料是指具有高临界转变温度（Tc）的超导材料，目前高温超导材料主要有：钇系（92 K）、铋系（110K）、铊系（125K）和汞系（135K）以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁（39K）。其中最有实用前途的是铋系、钇系（YBCO）和二硼化镁（ Mg B）。氧化物高温超 2 导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钦矿层状结构的复杂物质，在正常态它们都是不良导体。同低温超导体相比，高温超导材料具有明显的各向异性，在垂直和平行于铜氧结构层方向上的物理性质差别很大。高温超导体属于非理想的第II类超导体，且具有比低温超导体更高的临界磁场和临界电流，因此是更接近于实用的超导材料，特别是在低温下的性能比传统超导体高得多。 一、高温超导材料 1、高温超导线带材高温超导体在强电方面众多的潜在应用（如：磁体、电缆、限流器、电机等）都需要研究和开发高性能的长线带材（千米量级）。所以，人们先后在YBCO、BSCCO及 Mg B线材带化实 2
《氧气的实验室制取与性质》 教学设计 临沂傅庄中学 夏丽娜 二零一五年四月
《氧气的实验室制取与性质》教学设计 课题名称：第二单元实验活动氧气的实验室制取与性质 教材所在页：第45----46页 教材版本：人教版 一、教材分析 1．地位与作用 本单元的知识是在初中化学学习的起始部分第一次系统地进行物质制取的讲解，它既要建立在本单元前两节知识的基础上（氧气的物理性质等），还要为以后学习物质（二氧化碳等）的制取起到学习方法的铺垫作用。 2．知识类型与知识结构 本单元知识包括氧气的实验室制法的具体内容：药品的选择，反应条件的确定，反应装置的选取，根据氧气的物理性质采取合理的收集方法，根据氧气的化学性质采取验满的方法。本单元的重点是实验室制取氧气的反应原理和操作方法。难点是：催化剂和催化作用的概念。疑点是：是否还有其他制取氧气的方法？在课堂上最好能让学生进行探究。 3．呈现方式与编排特点 利用学生已经有的基础知识，出示氧气在日常生活中应用的一些图片，指出在日常生活中会经常需要纯净的氧气，激发学生的学习兴趣，调动学生的思维，引导学生思考如何在实验室制取氧气。培养学生分析问题、解决问题的能力，同时让学生设计制取氧气的其他方法，使学生掌握制取气体的基本思路和方法，初步具备一定的探究能力，树立辩证唯物主义和相对论观点。 二、学情分析： 学生经过课题2的学习和活动，对氧气的性质及用途有了较深刻的认识，对氧气产生了浓厚的探究欲望，加之知识和实验技能的储备，学生早已渴望制取一瓶纯净的氧气，继而课题3《制取氧气》的学习后，学生具备了一定的科学探究理论，只缺实践。这是学生第一次亲自动手完成气体的制备，没有头绪，需要教师加以引导。本课题是气体制备的实践课，是学生对化学实验基本操作的综合应用能力的训练，为今后“物质的制备”奠定了理论和实践基础。 三、教学目标： 1.知识与技能 （1）通过练习掌握实验室用高猛酸钾制取氧气的方法和原理，进一步认识实验室制取一般气体的方法。 （2）学会用化学实验探究物质制备和验证物质性质的科学方法。 2.过程与方法 （1）学习运用观察、实验、类比等方法获取信息，从而提高对实验进行分析、思考的能力。
第32卷 第11期 无 机 材 料 学 报 Vol. 32 No. 11 2017年11月 Journal of Inorganic Materials Nov., 2017 收稿日期: 2017-01-13; 收到修改稿日期: 2017-03-10 基金项目: 国家自然科学基金(51574129) National Natural Science Foundation of China (51574129) 作者简介: 陈建勋(1991-), 男, 博士研究生. E-mail: jianxun_chen@https://www.doczj.com/doc/156960795.html, 通讯作者: 吴树森, 教授. E-mail: ssw636@https://www.doczj.com/doc/156960795.html, 文章编号: 1000-324X(2017)11-1195-07 DOI: 10.15541/jim20170027 参比氢分压对固体电解质浓差电池氢传感器 测试准确性的影响 陈建勋, 吴树森, 张亚楠, 毛有武, 吕书林 (华中科技大学 材料成形与模具技术国家重点实验室, 武汉 430074) 摘 要: 采用固相反应法合成了CaZr 0.9In 0.1O 3-α高温质子导体材料并制备了固体电解质管。通过组装两类浓差电池氢传感器研究了不同参比氢分压对电动势测量误差和待测端氢分压计算误差的影响。结果表明, 在873~1073 K, 且待测端氢分压在0.005~0.1 atm (1 atm=1.013×105 Pa)范围内, 参比端氢分压与测试端氢分压相差越大, 所测电动势相对误差越大, 尤其在873 K 低温下更明显。根据Nernst 定律计算待测端氢分压的计算误差极大依赖于参比端与待测端氢分压的比值。该误差可通过用电动势为零时的参比氢分压代替测试端氢分压的方法加以消除。利用该方法测定出在873~1073 K, 氢化锆在β-ZrH x 和δ-ZrH x 两相共存区的平台氢分压以及两相转变过程中的生成焓和生成熵。 关 键 词: 固体电解质; 高温质子导体; Nernst 定律; 氢分压; CaZr 0.9In 0.1O 3-α 中图分类号: TB321 文献标识码: A Reference Hydrogen Partial Pressure on Accurancy of Hydrogen Determination Utilizing Concentration Cell Type Sensor Based on Solid State Electrolyte CHEN Jian-Xun, WU Shu-Sen, ZHANG Ya-Nan, MAO You-Wu, Lü Shu-Lin (State Key Lab of Materials Processing and Die & Mould Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China) Abstract: High temperature proton conductor CaZr 0.9In 0.1O 3-α powders were prepared. By using the prepared powders, solid state electrolyte tubes were prepared. After assembling two types of concentration cell type hydrogen sensors, the effects of reference hydrogen partial pressures on electromotive force errors and hydrogen partial pres-sure calculation errors were investigated. At temperatures ranging from 873-1073 K and in the hydrogen partial pressure range of 0.005-0.1 atm (1 atm=1.013×105 Pa), the relative errors of electromotive forces increase when the hydrogen partial pressure difference between reference and measurement sides enlarged. This phenomenon is more obvious at low temperature of 873 K. The calculation error of the hydrogen partial-pressure according to the Nernst law is greatly dependent on hydrogen pressure ratio of the two sides of the cell. This error can be eliminated through reference hydrogen partial pressure at electromotive force of zero instead of hydrogen partial pressure. Hy-drogen pressures platforms of β-ZrH x and δ-ZrH x coexistence zone were calculated by this method, as well as the formation enthalpy and formation entropy in the phases conversion process. Key words: solid state electrolyte; high temperature proton conductor; Nernst law; hydrogen partial pressure; CaZr 0.9In 0.1O 3-α 万方数据
氧气的实验室制取与性质教学设计 课题分析： 本课题是学生练习了实验操作后接触到的第一个系统的、综合的气体制取实验，是学生具体地从化学的角度出发，学习和研究制备物质的开始。通过制取氧气的原理和思路的分析，对于培养学生的实验设计探究能力和创新意识起到很好的作用，也有利于进一步熟悉常见仪器的使用，教学中通过对气体制取一般方法予以介绍，让学生对制取气体的方法有一定的认识，为学习“二氧化碳的制取的研究”打下基础。 本教学设计为此课题的第一课时的教学内容，内容主要有：1、研究实验室中如何制取氧气，在实验室里常用分解过氧化氢溶液或加热高锰酸钾的方法制取氧气，分解过氧化氢溶液用到催化剂，2、介绍了催化剂和催化作用。3、分解反应的概念。 学情分析： 1、本班学生基础较差，学习积极性不够，因此在教学中教师要特别注意引导和鼓励； 2、学生已经学习了“我们周围的空气”、“氧气的性质”等，对氧气有了一定的了解，但对如何得到氧气，特别是在实验室的条件下如何制取氧气还没有系统，深入地认识。 3、通过前面的探究学习活动，学生对科学探究已有一些体验。在本课题的探究学习活动中，在教师的引导下，学生对观察到的现象进行分析，后加以表达和交流，得出相关的结论。 教学目标： 1、知识与技能：（1）、了解实验室制取氧气的反应原理，培养学生的实验技能；（2）、认识催化剂、催化作用和分解反应等概念。 2、过程与方法： （1）、、通过探究氧气的制法，初步学习实验探究过程。 (2)、通过对分解反应与化合反应异同点的比较，让学生初步学会比较学习 3、情感态度与价值观：（1）、通过对催化剂的探究和阅读有关材料，培养学生自主探究，勇于创新的科学精神。（2）、激发学生学习化学的兴趣和探究的欲望。 教学重点、难点： 1、重点：实验室制取氧气的原理。 2、难点：催化剂的概念和催化作用。
目次 目次 引言 (1) 第1章文献综述 (2) 1.1 钙钛矿质子导体 (2) 1.1.1 BaCeO3系列材料 (2) 1.1.2 BaZrO3系列质子导体 (3) 1.2 高温质子导体的结构 (4) 1.3 钙钛矿材料的稳定性 (5) 1.4 高温质子导体的制备方法 (7) 1.4.1 高温固相法 (7) 1.4.2 溶胶-凝胶法 (8) 1.4.3 共沉淀法 (9) 1.5 高温质子导体烧结助剂 (9) 1.6 质子导体在传感器方面的应用 (11) 1.7 论文研究内容 (12) 第2章研究内容与方案 (13) 2.1 研究目标 (13) 2.2 研究内容 (13) 2.2.1 质子导体的制备与性能 (13) 2.2.2 材料稳定性测试 (14) 2.2.3 氢气敏感性测试 (14) 2.3 创新点 (14) 2.4 技术路线 (14) 2.5 药品及仪器 (15) 2.6 研究方案 (16) 2.6.1 固体电解质的制备 (16) 2.6.2 固体电解质的性能 (17) 第3章ZnO烧结助剂对BaCe0.9Y0.1O3?δ的影响 (19) 3.1 实验部分 (19)
华北理工大学硕士学位论文 3.2 结果与讨论 (19) 3.2.1 体积密度及致密性分析 (19) 3.2.2 BaCe0.9Y0.1O3-δ的相组成分析 (20) 3.2.3 BaCe0.9Y0.1O3-δ的微观结构表征 (21) 3.2.4 BaCe0.9Y0.1O3-δ的电性能分析 (22) 3.2.5 BaCe0.9Y0.1O3-δ的化学稳定性测试 (24) 3.3 小结 (27) 第4章BCY20-BZPY20核壳结构材料的制备及性能 (29) 4.1 实验部分 (29) 4.1.1 核材料BaCe0.8Y0.2O3-δ的制备 (29) 4.1.2 核壳材料BaCe0.8Y0.2O3-δ-BaZr0.7Pr0.1Y0.2O3-δ的制备 (29) 4.2 结果与讨论 (30) 4.2.1 BCY20-BZPY20粉末前驱体的性能分析 (30) 4.2.2 BCY20-BZPY20烧结体的性能分析 (31) 4.3 小结 (40) 第5章Br掺杂的BaCe0.9Y0.1O3-δ的制备及应用 (41) 5.1 实验部分 (41) 5.1.1 电解质的制备 (41) 5.1.2 阻抗型氢气传感器的制备 (41) 5.2 结果与讨论 (42) 5.2.1 BaCe0.9Y0.1Br x O3?δ-x/2的物相组成 (42) 5.2.2 BaCe0.9Y0.1Br x O3?δ-x/2的微观结构表征与分析 (43) 5.2.3 BaCe0.9Y0.1Br x O3?δ-x/2的电性能分析 (45) 5.2.4 BaCe0.9Y0.1Br x O3?δ-x/2稳定性分析 (48) 5.2.5 传感器氢敏性能 (49) 5.3 小结 (53) 结论 (54) 参考文献 (55) 致谢 (61) - IV -
化师二班黄小雪2221 氧气的实验室制取及性质 一、教材分析 本实验是学生学完第一、二单元后的实验活动，在学习了氧气的制法有了一定的理论基础后自己动手独立完成科学探究过程的实验课，是对化学实验基本操作、氧气的实验制取和氧气性质等实验的综合应用。本实验起着承前启后的作用，本节课既是对前面的基本操作、氧气的相关知识的一个小结性的实践活动也为以后系统地学习二氧化碳的制取奠定了理论和实践的基础。 二、学情分析 实验室制取氧气对学生来讲是进入实验室的开始，学生通过课题2的学习与探究对氧气的性质及用途有了较深刻的认识，对氧气产生了浓厚的探究欲望加之知识和实验技能的储备学生早已渴望制取一瓶纯净的氧气，并对氧气性质验证的实验现象充满了好奇。 三、教学目标 1.知识与技能 （1）学习实验室制取氧气的方法； （2）加深对氧气性质的认识； （3）练习仪器的装配，初步掌握检查装置气密性、收集和检验气体等操作。 2.过程与方法 （1）通过制取氧气及其性质检验的探究活动，增进学生对科学探究的体验； （2）在活动中激发学习兴趣，在兴趣中提出问题、分析问题、解决问题。 3.情感态度价值观 （1）通过实验探究激发学生学习化学的积极性和主动性； （2）在实验探究过程中培养学生合作与交流能力。 四、教学重难点 重点：学习实验室制取氧气的方法；加深对氧气性质的认识 难点：实验操作规范掌握 五、教学方法 讲授法、实验法、合作探究法 六、教学过程 1、教学准备：带铁圈的铁架台、胶塞、导管、分液漏斗、集气瓶、水槽、毛玻
璃片、木炭、酒精灯、抹布2、教学过程
MnO 2 MnO 2 七、板书设计 氧气的制取及性质 一、实验原理 KMnO 4 MnO 2+K 2MnO 4+O 2 2KClO 3 2KCl+3O 2 2H 2O 2 2H 2O+O 2 二、实验步骤 组、查、装、收、验、检 1、“组“装仪器； 2、“查“装置气密性：液封法、微热法； 3、“装“入药品，连接好实验装置； 4、“收“实验，制备并收集气体； 5、“验“满：带火星的小木条 5、“检”验氧气性质：木炭 气体收集 木炭燃烧 现象 结论 空气 氧气 向上排空气法（ρ气>ρ空） 排空气法 排水法（气体不/微溶于水） 向下排空气法（ρ气<ρ空）
文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１８)０４Ｇ０４１６１Ｇ０５ B a C e０．７Y０．３－x T a x O３－δ(x＝０．０５,０．１)质子导体稳定性和电导率研究? 吕一强,杨春利,马欣宇,严一敏,陈一红 (西安建筑科技大学材料与矿资学院功能材料研究所,西安７１００５５) 摘一要:一通过液相法制备了B a C e０．７Y０．３－x T a x O３－δ(x＝０．０５,０．１)质子导体粉体并压制成膜,分析了不同温度烧结后的微观形貌,并测试了其电导率与稳定性.结果表明,T a掺杂降低了高温质子导体B a C e０．７Y０．３－x T a x O３－δ的烧结活性,并且样品在沸水和C O２气氛中的化学稳定性随着T a含量的增加而增高;B a C e０．７Y０．３－x T a x O３－δ的电导率随温度升高而升高,B a C e０．７Y０．２５T a０．０５O３－δ在干燥空气气氛条件下的电导率最高,而B a C e０．７Y０．２T a０．１O３－δ则在湿润１０％H２＋９０％A r(约３％H２O)气氛下电导率最高. 关键词:一高温质子导体;烧结性能;微观结构;电导率;稳定性 中图分类号:一O６１４;T M９１１文献标识码:A D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００１Ｇ９７３１．２０１８．０４．０２９ ０一引一言 近年来,随着人类对化石能源的依赖日益加深,化石能源对人类经济社会发展的制约作用也逐渐凸显,发展新型能源和相关技术,对未来能源替代具有重要意义,氢能是未来有发展前景的新型能源之一,有可能成为一种非常清洁的新型燃料[１].通过生物质或化石燃料的重整或气化制备出来的氢气含有C O二C O２二 H２O等杂质气体,影响使用.目前工业上所使用的氢气分离技术主要是变压吸附法和低温分离法[２].然而这两种方法能耗高,成本大,设备复杂,难以大规模推广使用.膜法分离气体是分离科学中发展最快的分支之一,在气体分离领域中的前途未可限量[３].在众多氢分离膜中,具有钙钛矿结构的质子导体材料本身可以传导质子,H２在材料表面吸附,分解成质子和电子,在两侧氢气化学梯度下,传导至薄膜的另一侧,对于氢气的选择透过率为１００％,得到的氢气纯度极高.质子导体本身电子电导较低,往往与金属混合,制备成质子Ｇ电子混合导体薄膜,以提高氢分离膜的电导率,在混合导体氢分离膜中,电子电导率远远大于其质子电导率,所以质子电导率的高低成为限制其透氢性能高低的主要因素.因此,关于质子导体的研究便成为质子Ｇ电子混合导体氢分离膜的研究重点. 具有钙钛矿结构的质子导体材料的导电机制可以用缺陷理论来解释.纯净的B a C e O３材料结构稳定,电导率很低,用低价态的其它金属原子M取代晶格中的C e４＋,便会形成负电荷缺陷,同时产生氧空位来平衡电荷[４Ｇ５],用这种方法可以提高其电导率.在H２O 或含有H２气氛中,质子可以通过如下途径而被引入氧化物中 V?O＋１２O２ O O＋２h (１) H２O＋２h ２H ＋１２O２(２) H２O＋V?O ２H ＋O O(３) H２＋２h ２H (４)一一其中V?O为氧空位,O O为正常格位上的氧离子, h 为电子空穴,H 为质子[６].故而,可以将B a C e１－x M x O３－δ看做质子二氧空位(氧离子)和空穴(电子)的混合导体. 在众多掺杂的B a C e O３基质子导体膜中,一般认为B a C e０．７Y０．３O３－δ的电导率是最高的,但在H２O和C O２气氛下的稳定性差,制约了它的实际应用.学者们进行了大量的研究,以期望得到合适的掺杂质子导体[７Ｇ１０].用其它元素取代B a C e０．７Y０．３O３－δ中Y元素是目前提高B a C e O３基质子导体稳定性的有效方法之一.B i等[１１Ｇ１２]研究表明T a掺杂能提高该体系在H２O 和C O２中的化学稳定性.本文通过液相法制备了B a C e０．７Y０．３－x T a x O３－δ(x＝０．０５,０．１)质子导体,探究了T a掺杂量不同时材料稳定性和电导率的变化.１一实一验 １．１一样品制备 通过液相法制备B a C e０．７Y０．２５T a０．０５O３－δ(B C Y２５T a５)和B a C e０．７Y０．２T a０．１O３－δ(B C Y２０T a１０)质子导体粉体.起始原料为C e(N O３)３ ６H２O二Y２O３二B a(N O３)２和T a２O５(药品级别均为分析纯),按化学计量比称取,溶于适量的稀H N O３中,加入金属离子摩尔量１．５倍的柠檬酸,用氨水调节溶液的p H值到８,在８０?下加热 １６１４０ 吕一强等:B a C e０．７Y０．３－x T a x O３－δ(x＝０．０５,０．１)质子导体稳定性和电导率研究 ?基金项目:国家自然科学青年基金资助项目(２１５０６１６８);西安建筑科技大学人才科技基金资助项目(R C１２５１) 收到初稿日期:２０１７Ｇ１０Ｇ１７收到修改稿日期:２０１７Ｇ１２Ｇ１０通讯作者:杨春利,EＧm a i l:y a n g c h u n l i＠x a u a t．e d u．c n 作者简介:吕一强一(１９９４－),男,陕西凤县人,在读硕士,师承杨春利副教授,从事质子导体氢分离膜研究.
年 月 日 年级 班 姓名 合作者 实验题目： 氧气的实验室制取和性质实验 探究实验目的：1.掌握实验室制取氧气的原理。 2.掌握实验室制取氧气和氧气性质实验的基本操作技能。 实验用品：集气瓶、水槽、玻璃片、带导管的单孔橡胶塞、试管、铁架台、燃烧匙、镊子 火柴、高锰酸钾、硫、木炭。 实验步骤与方法： 1.实验室制取氧气 实验原理： （ 分解反应 ） （ 分解反应 ） （ 分解反应 ） ① 查：检查 装置的气密性 ，双手握住试管，观察玻璃管内水柱变化。 ② 装：将药品 平铺 在试管的底部，在试管口放 一团棉花 （ 防止高猛酸钾粉末进入导管和水槽 ） 装好带导管的橡皮胶塞。 ③ 定：将试管固定在铁架台，铁夹应夹在离试管口的 1/3 处，试管口应 略向下倾斜 。 ④ 点：点燃酒精灯，用酒精灯的 外焰 加热，先 预热 试管，使试管 受热均匀 ，然后将火焰集中 在药品处加热。 ⑤ 收：采用排水法收集气体，理由是氧气不易溶于水。（当导管口放出的气泡连续而均匀时，才收集气体） ⑥ 离：将导管移开水槽。 ⑦ 熄：用酒精灯灯帽熄灭酒精灯。 注意：离，熄操作顺序不能颠倒，否则 防止试管内温度骤然降低，压强减小，水槽中的水倒吸到试管内，使试管炸裂。 KMnO 4K 2MnO 4O 2 +MnO 2+加热H 2O 2 H 2O O 2 M nO 2 +KClO 3 KCl O 2 M nO 2 +√
着的硫伸入到盛有氧气的集气瓶中，观察现象。（反应后生成二氧化硫有刺激性气味且是大气污染物之一，因此，盛有氧气的集气瓶中要留有少量的水，溶解吸收生成的二氧化硫，减少污染物的扩散。） 现象：（空气中） 发出微弱的淡蓝色火焰，放出有 刺激性气味的气体。 （氧气中） 发出明亮的蓝紫色火焰，放出有 刺激性气味的气体。 结论： （化合反应） （3）铁丝在氧气中燃烧 把铁丝用砂纸打亮，然后绕成螺旋状，一端系 在燃烧匙的柄上，另一端系在一根火柴上，点燃火柴后，待火柴梗快要烧完时，立即连通燃烧匙伸进盛有氧气的集气瓶中，观察现象。 现象： 剧烈燃烧，放出大量的热，火星四射，有黑色固体产生。 结论： （化合反应） 注意：盛有氧气的集气瓶中要留有 少量的细沙或水 ，理由 防止熔化物溅落下来炸裂瓶底。 S +O 2SO 2 点燃 Fe +O 2Fe 3O 4 点燃
摘要：新型超导材料一直是人类追求的目标。本文主要从超导材料的性质，制 备，应用等方面探索超导材料科学的发展概况。随着高温超导材料制备方法的不断成熟，超导材料将越来越多的应用于尖端技术中去，超导材料的应用将给电工技术带来质的飞跃，因此，超导材料技术有着重大的应用发展潜力，可解决未来能源，交通，医疗和国防事业中的重要问题。 关键词：超导材料强电应用弱电应用超导制备 1. 引言 1911年荷兰科学家onnes发现纯水银在附近电阻突然消失，接着发现其他一些金属也有这样的现象，随着人们在Pb和其它材料中也发现这种性质：在满足临界条件（临界温度Tc，临界电流Ic，临界磁场Hc）时物质的电阻突然消失，这种现象称为超导电性的零电阻现象。只是直流电情况下才有零电阻现象，这一现象的发现开拓了一个崭新的物理领域。 超导材料具有1）零电阻性2）完全抗磁效应3）Josephson效应。这些性质的研究与应用使得超导材料的性能不断优化，实现超导临界温度也越来越高。一旦室温超导达到实用化、工业化，将对现代科学技术产生深远的影响。 2. 超导材料主要制备技术 控制和操纵有序结晶需要充分了解原子尺度的超导相性能。有序、高质量晶体的超导转变温度较高 ,晶体质量往往强烈依赖于合成技术和条件。目前，常用作制备超导材料的技术主要有： 2.1.1单晶生长技术 新超导化合物单晶样品有多种生长方法。溶液生长和气相传输生长法是制备从金属间氧化物到有机物各类超导体的强有力工具。溶液生长的优点就是其多功能性和生长速度 ,可制备出高纯净度和镶嵌式样品。但是 ,它并不能生产出固定中子散射实验所需的立方厘米大小的样品。浮动熔区法常用来制备大尺寸的样品 ,但局限于已知的材料。这种技术是近几年出现的一些超导氧化物单晶生长的 主要技术。这种技术使La 2 - x Sr x CuO 4 晶体生长得到改善 ,允许对从未掺杂到高度 掺杂各种情况下的细微结构和磁性性能进行细致研究。在T 1Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 9+d 和 Bi 2Sr 2 CaCu 2 O 8 中 ,有可能削弱无序的影响从而提高临界转变温度。最近汞基化合 物在晶体生长尺寸上取得的进展 ,使晶体尺寸较先前的纪录高出了几个数量级。但应该指出的是即使是高 Tc的化合物 ,利用溶液生长技术也可制备出高纯度的YBCO等单晶。 2.1.2高质量薄膜技术 目前 ,薄膜超导体技术包括活性分子束外延(MBE ) 、溅射、化学气相沉积和脉冲激光沉积等。MBE能制造出足以与单个晶体性能相媲美的外延超导薄膜。在晶格匹配的单晶衬底上生长的外延高温超导薄膜 ,已经被广泛应用于这些材料物理性质的基础研究中。在许多实验中薄膜的几何性质拥有它的优势 ,如可用光刻技术在薄膜上刻画细微的特征;具备合成定制的多层结构或超晶格的潜能。 在过去的 20年里 ,多种高温超导薄膜生长技术快速发展。有些技术已经适用于其它超导体的制备。目前所使用主要方法有溅射和激光烧蚀（脉冲激光沉积）。类似分子束外延这种先进薄膜生长技术也已经发展得很好。臭氧或氧原