通过通过磁铁的方向控制乘以Ruddlesden-Popper氧化物的氧气透率

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态化学 固态化学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 拉德尔斯登 - 波珀 (RP) 氧化物与矿氧化物相比,具有更高的化学稳定性,但氧气透性较低.
• 一个关键的挑战是提高氧气运输特性,而不损害RP材料的固有稳定性.

研究的目的:

• 为了克服RP氧化物中化学稳定性和氧气透性之间的权衡.
• 为了利用氧化物 (Nd2NiO4+δ) 的异构性质,改善氧流.
• 为了证明磁对齐的Nd2NiO4+δ膜在工业应用中的潜力.

主要方法:

• 利用Nd2NiO4+δ的异构扩散特性,其中 (a,b) 平面的氧气扩散和表面交换系数明显高于c轴.
• 使用磁场 (0.81 T) 调整 Nd2NiO4+δ 的 (a,b) 平面垂直于氧的部分压力梯度.
• 制造有纹理的不对称磁盘膜 (厚度为1.0毫米) 用于氧气透测试.

主要成果:

• 在1223K的温度下,在120多个小时内达到1.40mLmin-1cm-2的稳定和高氧流量.
• 在纯二氧化碳中在1023K的温度下表现出卓越的运行稳定性,这表明在恶劣条件下具有强度.
• 通过控制的粒度方向,证实了氧气透膜性能的显著提高.

结论:

• Nd2NiO4+δ颗粒的磁性对齐有效地提高了氧气的透性,克服了传统RP氧化物的局限性.
• Nd2NiO4+δ膜对于需要高氧流量和稳定性的工业应用,如空气分离,合成气生产和二氧化碳捕获,具有很大的前景.
• 调整粒度方向是优化氧气透膜在苛刻环境中的性能的一个关键策略.