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无Co的BaFe1−xGdxO3−δ钙钛矿结构透氧膜材料

发布时间:2016-09-23

陶瓷基混合导体透氧膜材料能够以近乎完全的选择透过性,持续、简洁、高效地从空气中分离制备纯氧。相较于传统工业应用的加压冷冻分离技术,利用该材料分离氧气可以降低30%的生产成本,在节能、冶炼、化工、污水处理、军事和医疗等领域展现出极大的应用价值。高效稳定的透氧膜材料一直是透氧膜反应器实际应用的核心技术。

 

近日,北京科技大学赵海雷教授,通过在B位掺杂Gd,调控BaFeO3-δ材料晶体结构参数,得到透氧性能优异、结构稳定的无Co透氧膜材料,并利用实验和理论计算揭示了Gd对氧离子传输特性的影响。结果表明,引入一定的Gd可以有效的稳定该材料立方钙钛矿结构并扩展晶胞参数。Gd掺杂,虽然一定程度上降低了材料的氧空位浓度,但晶胞的扩大拓宽了氧离子迁移路径,降低了氧离子迁移激活能,使材料具有优越的透氧性能。同时该材料还展现出优异的氧表面交换特性,并具有优异的长期结构稳定性。该研究结果对高性能透氧膜材料的设计有重要的指导意义。

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这一研究结果发表在Journal of Materials Chemistry A。北京科技大学材料学院博士生卢瑶为论文第一作者。

 

该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划、广东省产学研和高等学校学科创新引智计划的支持。

 

该论文作者为:Yao Lu, Hailei Zhao, Xiwang Chang, Xuefei Du, Kui Li, Yanhui Ma, Sha Yi, Zhihong Du, Kun Zheng, Konrad Świerczek 

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