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鈦酸鍶鑭技術(shù)要點(diǎn)說明 |
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| 鈦酸鍶鑭（LaₓSr₁₋ₓTiO₃，簡稱 LST）是一種具有多種優(yōu)異性能的功能材料，在熱電、固體氧化物燃料電池等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，其技術(shù)要點(diǎn)主要涉及制備、性能優(yōu)化及應(yīng)用等方面，具體如下：
- 制備技術(shù)要點(diǎn)
- 冷凍干燥脈沖噴孔噴射法結(jié)合激光粉末床熔融法：將 SrTiO₃與 La₂O₃納米粉體混合成漿料，通過脈沖孔噴射形成液滴并冷凍干燥，獲得球形多孔復(fù)合粉末，可提升粉末激光吸收率。再利用激光粉末床熔融的高溫快速凝固特性，使 La₂O₃納米顆粒完全溶解于 SrTiO₃晶格中，能制備出高濃度鑭摻雜（可達(dá) 36.7mol%）的鈦酸鍶熱電薄膜，且薄膜晶粒尺寸約 700nm，在 1073K 高溫下保持優(yōu)異熱穩(wěn)定性。
- 檸檬酸 - 硝酸鹽自燃燒法：以鈦酸四丁酯為鈦源，按化學(xué)式 La₀.₃Sr₀.₇Ti₁₋ₓCoₓO₃±δ 中各金屬元素的摩爾比，配置含有氧化鑭、硝酸鍶、硝酸鈷等成分的溶液，經(jīng)調(diào)節(jié) pH 值、水浴加熱、烘干、自燃燒、研磨和煅燒等步驟，可制備出顆粒細(xì)小均勻的鑭鈷共摻的鈦酸鍶粉體，該方法能有效降低成相溫度，提高粉體活性。
- 過氧化物法：以氮化鈦為鈦源，將其加入氫氧化銨和過氧化氫的混合溶液中，再加入硝酸鍶和硝酸鑭溶液，經(jīng)攪拌后形成半凝膠狀沉淀，過濾洗滌干燥后，在 500℃煅燒，可制得 5mol% 鑭摻雜的鈦酸鍶粉體。
- 性能優(yōu)化要點(diǎn)
- 摻雜優(yōu)化：通過摻雜其他元素可改善鈦酸鍶鑭的性能。如對 La₀.₃Sr₀.₇TiO₃進(jìn)行 Co 摻雜，可提高材料的氧離子電導(dǎo)率。鑭離子的引入可在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生缺陷，從而改善其導(dǎo)電性，有利于其在光催化和熱電領(lǐng)域的應(yīng)用。
- 控制微觀結(jié)構(gòu)：制備過程中控制晶粒尺寸等微觀結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。如通過特定制備工藝獲得納米級晶粒尺寸，可增加材料的比表面積，提升其性能，同時細(xì)化晶粒也有助于提高材料的熱穩(wěn)定性等。
- 應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)
- 固體氧化物燃料電池陽極材料：鈦酸鍶鑭具有較高的電子電導(dǎo)，良好的抗碳沉積和抗硫中毒性能，是固體氧化物燃料電池陽極的潛在材料�？赏ㄟ^優(yōu)化制備工藝，控制粉體顆粒大小和性能，以提高燃料電池的性能。
- 固體氧化物燃料電池連接體材料：鈦酸鍶鑭作為一種 n 型氧化物半導(dǎo)體，在還原氣氛下具有較高的電導(dǎo)率、優(yōu)異的熱循環(huán)穩(wěn)定性及較好的線膨脹匹配性，是理想的連接體材料。為獲得滿足氣密性的高致密度并提高電導(dǎo)率，通常需要在 1400℃以上的還原氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，也可采用大氣等離子噴涂技術(shù)制備其復(fù)合涂層，來提升導(dǎo)電性能和熱穩(wěn)定性。
- 光催化領(lǐng)域：鈦酸鍶鑭可用于光催化降解有機(jī)物，如在紫外和可見光照射下，可對亞甲基藍(lán)溶液進(jìn)行降解，通過控制其制備工藝和摻雜元素等，可提高光催化效率。
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