鈣鈦礦氧化物可用于磁制冷材料/多功能導(dǎo)電陶瓷材料/氧分離膜與氣敏材料/催化劑/電池陰極材料的應(yīng)用

鈣鈦礦錳氧化物磁制冷材料

磁制冷是利用固體磁性材料的磁熱效應(yīng)來(lái)達(dá)到制冷的目的。磁卡效應(yīng)是指當(dāng)分別對(duì)磁性材料等溫磁化和絕熱退磁時(shí)該材料相應(yīng)地放熱和吸熱的一種現(xiàn)象。對(duì)于鈣鈦礦氧化物磁制冷材料，利用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)或超導(dǎo)量子干涉儀測(cè)量其等溫磁化曲線或等磁場(chǎng)下的曲線，計(jì)算樣品磁熵變（即較大磁熵變），以此判斷該材料作為磁制冷工質(zhì)的可行性。如果A位被離子半徑更小的離子或B位被離子半徑更大的離子取代，那么取代的結(jié)果使容差因子減小，晶格收縮，鐵磁耦合變小，從而使磁熵變減小。   

目前，合成的磁制冷材料居里溫度或高于室溫，或低于室溫，均不適合作為室溫磁制冷材料。因此，改進(jìn)稀土鈣鈦礦材料的合成工藝及優(yōu)化摻雜等參數(shù)，將現(xiàn)有的稀土錳鈣鈦礦復(fù)合，研究NbFeB等永磁體產(chǎn)生的中低磁場(chǎng)在室溫附近獲得較大磁熵變，以期獲得在室溫附近中低磁場(chǎng)較大磁熵變的磁制冷材料。該系列材料在室溫磁冰箱等方面有廣闊的應(yīng)用前景，有望推動(dòng)制冷領(lǐng)域的技術(shù)革命。   

多功能導(dǎo)電陶瓷材料

以鈣鈦礦氧化物制備的導(dǎo)電陶瓷具有化學(xué)性能穩(wěn)定、抗腐蝕、耐高溫等特點(diǎn)，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和高溫PTC效應(yīng)，即在某些陶瓷材料中加入微量的稀土元素，其室溫電阻率會(huì)大幅度下降而成為半導(dǎo)體陶瓷，當(dāng)溫度上升到它的居里溫度Tc時(shí)其電阻率急劇上升，BaPbO3是一種新型的多功能導(dǎo)電陶瓷，導(dǎo)電性可做成薄膜和復(fù)合材料；其高溫PTC效應(yīng)可做成各種大功率、高溫發(fā)熱體和電流控制元件及高溫傳感器等，用作Cr2O3基的陶瓷濕度傳感器電有優(yōu)良的綜合性能   

目前存在主要問(wèn)題是鈣鈦礦氧化物合成重復(fù)性差、鉛易氧化揮發(fā)，難以保持材料的化學(xué)計(jì)量平衡等因素，因此，必須研究新制備工藝、優(yōu)化離子摻雜和燒結(jié)溫度等條件，從而合成性能穩(wěn)定、導(dǎo)電性好的功能陶瓷材料。   

氧分離膜與氣敏材料 

鈣鈦礦型復(fù)合氧化物因其電子和氧離子導(dǎo)電性對(duì)氧有良好的吸附和脫附性能。高溫下，當(dāng)膜兩側(cè)存在氧濃度梯度時(shí)，無(wú)需外接電路就可以選擇氧。根據(jù)這一特性已成功開(kāi)發(fā)出氧分離膜介質(zhì)材料、高電容率材料、透明導(dǎo)電薄膜、透明導(dǎo)電薄膜。  

（1）氧分離膜介質(zhì)材料。具有混合導(dǎo)電性的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物La1-xSrxFe1-yCoyO3可望成為一種全新的氧分離膜介質(zhì)材料。   

（2）高電容率材料。鈦酸鍶是鈣鈦礦氧化物絕緣體，被廣泛用于生長(zhǎng)高溫超導(dǎo)薄膜的襯底，作為高電容率材料在超晶格和下一代超大規(guī)模集成器件中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。   

（3）透明導(dǎo)電薄膜。用紫外脈沖激光沉積法在SrTiO3襯底上制備摻雜Sb的SrTiO3鈣鈦礦型氧化物薄膜，該薄膜對(duì)可見(jiàn)光波段的透過(guò)率大于90%，且具有良好的導(dǎo)電性。 

透明導(dǎo)電薄膜

（4）氧敏傳感器。利用鈣鈦礦型氧化物LaNiO3納米陶瓷薄膜制成了氧敏傳感器。

目前存在的問(wèn)題是，實(shí)際應(yīng)用中透氧量降低和膜組件破裂致使反應(yīng)器報(bào)廢損壞。今后的研究應(yīng)集中在開(kāi)發(fā)合成新氣敏材料以提高氣敏性、選擇性和傳感器的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)的合成工藝以降低其成本，同時(shí)確保其可靠性、和再現(xiàn)性。

氧化還原催化劑 鈣鈦礦復(fù)合氧化物由于表面納米粒子的氧化還原協(xié)同作用及晶格缺陷，致使晶場(chǎng)環(huán)境和結(jié)合能與宏觀顆粒相比差異很大，它們對(duì)廢氣凈化過(guò)程中一氧化碳、碳?xì)浠�合物的完全氧化�?/span>SO2、NOx的還原反應(yīng)具有高的催化活性，摻雜稀土后催化劑具有高抗毒性能和熱穩(wěn)定性，可望替代貴金屬催化劑而成為高溫穩(wěn)定型氧化還原催化劑、汽車(chē)尾氣凈化催化劑。  

光催化劑 用鈣鈦礦型復(fù)合氧化物對(duì)水溶性染料進(jìn)行降解，當(dāng)適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射時(shí)，催化劑表面會(huì)產(chǎn)生電子2空穴對(duì)，空穴進(jìn)一步與水作用產(chǎn)生活性較強(qiáng)的羥基自由基，與吸附在催化劑表面的染料分子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，較終將其降解為無(wú)機(jī)小分子。  

 固體氧化物燃料電池陰極材料 陰極材料是固體氧化物燃料電池SOFC的重要組成部分,其歐姆損失在整個(gè)SOFC的歐姆損失中約占65%，因此在SOFC的研究中，提高陰極材料的導(dǎo)電性能尤為重要。目前，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的ABO3型稀土復(fù)合氧化物、焦綠石結(jié)構(gòu)的A2Ru2O7-z（A為Pb、Bi）陶瓷和Ag-YDB復(fù)合陶瓷符合SOFC陰極材料技術(shù)要求，可作為SOFC陰極材料。其中研究較為成熟的是具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的稀土復(fù)合氧化物。 

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