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本文首先介绍了混合导体透氧膜的概念、种类、研究进展、透氧机理及透氧率的理论公式。此外,较全面地论述了透氧膜的制备方法、性能表征、应用情况、提高透氧率的途径及当前发展中存在的一些问题,并描述了高温超导体材料YBa2Cu3O7-δ(简写:YBCO)的结构特点和各种氧特性。 用碘滴定法测定了混合导体氧化物YBa2Cu3-xFexO7-δ在不同Fe替代浓度下的氧含量。结果表明,随着Fe替代量的增加,样品中氧含量逐渐增加。热重分析发现,在升温过程中Fe替代量越大样品释放出来的氧越少,这表明有更多的氧留在了晶格中。 通过对YBa2Cu3-xFexO7-δ体系的XRD和稳态法测透氧率分析,并结合样品含氧量的变化,得出如下结论:Fe替代不但影响了晶格结构,而且引进了较多的氧缺陷,从而导致在高温阶段(T>875℃)透氧率的提高。T=950℃时,YBa2Cu2.7Fe0.3O7-δ较YBCO有将近50%的提高。但替代量过多时,Fe开始替代Cu(2)位,透氧率反而减少。 用XRD分析了YBa2Cu1-xZnxO(7-δ(x=0.1、0.2、0.3)和La1-xCaxBa2Cu3O7-δ(x=0.1、0.3、0.7)晶格结构,稳态法测试了样品透氧率随温度和时间的变化,最后得出:随着Zn替代量的提高透氧率减小,这是因为Zn替代减小了晶胞体积的缘故。虽然在950℃,YBa2Cu2.9Zn0.1O7-δ透氧率达到了0.6ml·cm-2·min-1,但是此类材料在氧浓度梯度下不稳定。La1-xCaxBa2Cu3O7-δ含有Ba2Cu3O5+x杂相,所以透氧率随Ca替代量的增加而增加,可能是由于二价Ca替代三价Y以后导致样品中的氧空位浓度增加所致。 YBa2Cu2.7Zn0.3O7-δ表面修饰结果表明,用同种材料做涂层在某种程度上确实可以提高样品的透氧率,并且由于基底和涂层是同一种材料,不会由于材料热学性能不同而导致表面修饰层脱落。 本文的研究工作为继续开展这方面研究积累了丰富的实验数据和技巧。