雙相復(fù)合鈣鈦礦高強(qiáng)度陶瓷中空纖維透氧膜的制備與性能研究.pdf

1、混合離子電子陶瓷透氧膜因其具有能耗低，安裝方便，對(duì)氧具有100％選擇性等特點(diǎn)而得到廣泛關(guān)注，La0.6Sr0.4CoO3-δ(LSC)陶瓷中空纖維膜具有較高的透氧量，但是其機(jī)械強(qiáng)度較低，在1400℃燒結(jié)溫度下僅為72.76MPa。本文針對(duì)如何提高LSC陶瓷膜的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行研究，采用向LSC陶瓷粉體中引入其他材料如不銹鋼(SS)，YSZ等進(jìn)行陶瓷膜強(qiáng)化，探究這些材料的引入對(duì)LSC陶瓷膜性能的影響。
　　不銹鋼粉體作為燒結(jié)助劑加入到陶

2、瓷粉體LSC中，采用相轉(zhuǎn)化燒結(jié)技術(shù)制備La0.6Sr0.4CoO3-δ(LSC)-不銹鋼(SS)復(fù)合陶瓷中空纖維膜，由于不銹鋼的熔點(diǎn)較低，在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中會(huì)先于LSC發(fā)生熔化，熔化的不銹鋼會(huì)填補(bǔ)部分LSC陶瓷膜中的孔隙，降低了LSC陶瓷膜的孔隙率，同時(shí)不銹鋼由金屬相轉(zhuǎn)變成氧化物相體積發(fā)生膨脹，因此促使復(fù)合陶瓷膜致密化，所以LSC-SS復(fù)合陶瓷膜的機(jī)械強(qiáng)度得到提高，由于不銹鋼氧化存在氧化鐵等不透氧物質(zhì)，因此在透氧量和機(jī)械強(qiáng)度之間存在著一個(gè)

3、平衡，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)最適合的摻雜量為10％，與LSC陶瓷膜相比，其機(jī)械強(qiáng)度增加了80％，透氧量損失了18％。
　　YSZ陶瓷膜具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和離子傳導(dǎo)速率，因此，為了提高陶瓷膜的機(jī)械強(qiáng)度，YSZ粉體作為原始粉體加入到陶瓷粉體LSC中，同時(shí)用NMP和乙醇的混合溶液作為芯液制成內(nèi)部開(kāi)孔并僅有一層致密層(厚度為33μm)結(jié)構(gòu)的的非對(duì)稱LSC-YSZ雙相復(fù)合陶瓷中空纖維膜，高溫?zé)Y(jié)之后，陶瓷相之間依然保持各自的相結(jié)構(gòu)，此法增加了陶瓷膜的

4、孔隙率，機(jī)械強(qiáng)度提高了2.27倍，由于存在較薄的致密層，厚度為33μm，因此透氧量明顯增加，在1000℃，氬氣吹掃氣流速為60 mL/min的條件下，其透氧量達(dá)到了3.83 mL cm-2 min-1，在CO2歐掃氣下透氧量穩(wěn)定，可以長(zhǎng)期使用。
　　利用氧化鋁陶瓷膜具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度采用傳統(tǒng)的相轉(zhuǎn)化燒結(jié)法將其制成多孔支撐層，用溶膠凝膠法配置LSC溶膠，使溶膠從氧化鋁陶瓷膜內(nèi)表面流到外表面，LSC溶膠填充氧化鋁陶瓷膜的孔隙，高溫?zé)Y(jié)