YBa-,2-Cu-,3-O-,7-x-氧擴(kuò)散特性、應(yīng)用及摻雜替代的基礎(chǔ)研究——分子篩和透氧膜研究.pdf

1、該文首先對高溫超導(dǎo)材料YBa<,2>Cu<,3>O<,7-x>(YBCO)發(fā)現(xiàn)以來取得的研究進(jìn)展進(jìn)行了回顧,對超導(dǎo)材料的應(yīng)用現(xiàn)狀作了扼要的介紹.重點介紹了YBCO的氧特性,利用這種氧內(nèi)外擴(kuò)散特性,該文把YBCO的應(yīng)用研究擴(kuò)展到非超導(dǎo)領(lǐng)域——空分和氣體純化以及混合導(dǎo)體透氧膜的研究.YBCO氧含量的變化是我們應(yīng)用的基礎(chǔ),因此氧含量的重要性貫穿全文.文章對YBCO的結(jié)構(gòu)、超導(dǎo)電性與氧含量的關(guān)系以及正常態(tài)性質(zhì)與氧含量的關(guān)系作了描述,特別對高溫下

2、的電阻率隨氣氛變化的情況進(jìn)行了實驗研究.當(dāng)溫度不變時,從氧氣氛切換到氮氣氛,由于氧分壓的突然降低,YBCO樣品中的氧迅速失去從而導(dǎo)致電阻率的迅速增加;當(dāng)重新切換到氧氣氛時,氧分壓的突然增加使外界的氧急劇向材料內(nèi)部擴(kuò)散,氧含量急劇增加導(dǎo)致電阻率又急劇下降.因此,YBCO的電阻率隨氧含量的增加而減小.在空分和氣體純化應(yīng)用中,YBCO分子篩制備非常重要.該文優(yōu)化了利用固相反應(yīng)法制備YBCO分子篩的方法.利用熱重法和靜態(tài)氧吸附裝置研究了在不同溫

3、度和不同氧分壓環(huán)境下,樣品的氧含量的變化.用熱重法研究了鑭系元素替代Y和雙層鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料BaRE(Cu<,0.5>Fe<,0.5>)<,2>O<,5+δ>的氧的含量與溫度和氧分壓的關(guān)系.實驗結(jié)果表明它們都沒有YBCO氧含量的變化范圍大、吸放氧速度快,作為除氧分子篩材料性能不如YBCO.文中介紹了膜分離材料的歷史、發(fā)展研究現(xiàn)狀,尤其是綜述了無機(jī)膜(混合導(dǎo)體透氧膜)分離材料及分離性能、透氧機(jī)理、理論公式、發(fā)展研究現(xiàn)狀,并對混合導(dǎo)體透氧膜的

4、國內(nèi)外最新的進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié).較全面地論述了膜的制備過程和應(yīng)用情況.為YBCO透氧膜的研究奠定了基礎(chǔ).文中討論了YBCO氧擴(kuò)散的機(jī)理,用在線電阻測量法、不同升溫速率的熱重法研究了氧在YBCO中的擴(kuò)散,測量了YBCO氧脫附活化能,并從氧分布模型對激活能的變化加以解釋.用暫態(tài)熱重法研究了YBCO的透氧性能.在各種溫度下保持恒溫,研究不同氣氛切換前后樣品重量隨時間變化的情況.在N<,2>→O<,2>→N<,2>交變氣流中,YBCO材料的吸氧、脫