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钙钛矿储氧材料导电行为的研究 Conductivity Mechanism of Pervoskite-Stuctured Oxygen Storage Materials 研究生姓名：马晓瑜 指导教师姓名：张建旗 内蒙古科技大学材料与冶金学院 包头 014010，中国 Candidate： Ma Xiaoyu Supervisor： Zhang Jianqi School of material and Metallurgy Inner Mongolia University of Science and Technology Baotou 014010，P.R.CHINA 内 内蒙古科技大学硕士学位论文 独 创 性 说 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为 获得内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确 的说明并表示了谢意。 签名： 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校 可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。 （必威体育官网网址的论文在解密后应遵循此规定） 签名： 导师签名： 日期： I I 摘 要 近年来各国政府出台的汽车尾气排放标准越来越严格和苛刻，是因为汽车数 量的逐年增加，环境问题日益严峻，人们对环保意识不断加强。尾气催化在防治 尾气污染方面发挥着至关重要的作用，现在国际社会通用的 为了降低三元催化剂对汽车尾气催化转化的起 燃温度、提高其储氧量、催化活性和高温耐久性，国内外科学工作者对三元催化 技术与储氧材料开展了大量的研究工作，发现有诸多因素影响三元催化剂催化效 果，固溶体储氧材料的储氧性能和氧化还原性能与固溶体的氧空位浓度、氧空位 的迁移率、表面积的大小以及阴离子缺陷的形成等都与催化剂的催化性能有着十 分密切的关系。所以增加固溶体的结构缺陷，对于改善储氧材料的储氧性能和热 稳定性有很大的作用。 本实验采用尿素分解法制备钙钛矿型储氧材料 La1-xSrxMnO3（x=0，0.2）， La1-xSrxCoO3（x=0，0.2），La1-xCoxMnO3（x=0，0.2）试样。通过交流阻抗技术 对储氧材料进行全面的测定，研究其导电机制和规律与非化学计量比以及催化性 能之间的关系，并采用 TG/DSC、XRD、TEM 和 SEM 技术对储氧材料进行性能 表征，从而研究储氧材料储放氧性能与氧传输（扩散、电导）性能关系和机理。 研究表明：通过尿素分解法制备的储氧材料具有完整的钙钛矿晶体结构，并 且所制备试样的平均粒径较小，没有发生严重的团聚现象，具备纳米材料的优异 性能；与纯 LaCoO3 和 LaMnO3 相比，掺杂 Sr2+后试样晶胞参数 a0 均有微量的增大。 以 La0.8Sr0.2MnO3 和 LaMnO3 为研究对象，我们可以发现，由于 Sr2+取代了 LaMnO3 结构中部分 La3+，为了保持电中性，Mn 由 Mn3+变为 Mn4+进行补偿，因此造成晶胞 体积增加，并导致晶格缺陷产生；对储氧材料 LaCoO3、LaMnO3、La0.8Co0.2MnO3、 La0.8Sr0.2CoO3 和 La0.8Sr0.2MnO3 试样进行综合热分析结果表明，试样放养量从高到低 排序为 La0.8Sr0.2CoO3 La0.8Sr0.2MnO3LaCoO3La0.8Co0.2—MnO3LaMnO3；在氧气和 氢气气氛下储氧材料 La0.8Sr0.2MnO3 的阻抗随温度的升高逐渐减小，而且随着氧 气→氢气气氛的变化，储氧材料 La0.8Sr0.2MnO3 的阻抗有减小的特征。即随着氧 分压的增加，交流阻抗值逐渐增加；LaMnO3 在氧气气氛下测得的电导具有两个 平台，而在氢气气氛中，400℃以上，试样的电导随着频率的改变没有变化，而 LaCo0.8Mn0.2O3 试样在氢气气氛下测得的电导略大于氧气气氛下测得的电导， La0.8Sr0.2CoO3 和 LaCoO3 试样在氢气和氧气气氛下测得的电导变化并不是很大。 II II 关键词：储氧材料；萤石型；钙钛矿型；电导率；交流阻抗 PAGE PAGE IV Abstract The world wide introduction of new automobile emission standards, such as Euro V and Euro VI becomes highly