鈣鈦礦氧化物可用于磁制冷材料/多功能導電陶瓷材料/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來達到制冷的目的。磁卡效應是指當分別對磁性材料等溫磁化和絕熱退磁時該材料相應地放熱和吸熱的一種現象。對于鈣鈦礦氧化物磁制冷材料，利用振動樣品磁強計或超導量子干涉儀測量其等溫磁化曲線或等磁場下的曲線，計算樣品磁熵變（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，改進稀土鈣鈦礦材料的合成工藝及優化摻雜等參數，將現有的稀土錳鈣鈦礦復合，研究NbFeB等永磁體產生的中低磁場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用前景，有望推動制冷領域的技術革命。   

多功能導電陶瓷材料

以鈣鈦礦氧化物制備的導電陶瓷具有化學性能穩定、抗腐蝕、耐高溫等特點，具有優良的導電性和高溫PTC效應，即在某些陶瓷材料中加入微量的稀土元素，其室溫電阻率會大幅度下降而成為半導體陶瓷，當溫度上升到它的居里溫度Tc時其電阻率急劇上升，BaPbO3是一種新型的多功能導電陶瓷，導電性可做成薄膜和復合材料；其高溫PTC效應可做成各種大功率、高溫發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良的綜合性能   

目前存在主要問題是鈣鈦礦氧化物合成重復性差、鉛易氧化揮發，難以保持材料的化學計量平衡等因素，因此，必須研究新制備工藝、優化離子摻雜和燒結溫度等條件，從而合成性能穩定、導電性好的功能陶瓷材料。   

氧分離膜與氣敏材料 

鈣鈦礦型復合氧化物因其電子和氧離子導電性對氧有良好的吸附和脫附性能。高溫下，當膜兩側存在氧濃度梯度時，無需外接電路就可以選擇氧。根據這一特性已成功開發出氧分離膜介質材料、高電容率材料、透明導電薄膜、透明導電薄膜。  

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

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

（3）透明導電薄膜。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，該薄膜對可見光波段的透過率大于90%，且具有良好的導電性。 

透明導電薄膜

（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。

目前存在的問題是，實際應用中透氧量降低和膜組件破裂致使反應器報廢損壞。今后的研究應集中在開發合成新氣敏材料以提高氣敏性、選擇性和傳感器的穩定性，設計的合成工藝以降低其成本，同時確保其可靠性、和再現性。

氧化還原催化劑 鈣鈦礦復合氧化物由于表面納米粒子的氧化還原協同作用及晶格缺陷，致使晶場環境和結合能與宏觀顆粒相比差異很大，它們對廢氣凈化過程中一氧化碳、碳氫化合物的完全氧化和SO2、NOx的還原反應具有高的催化活性，摻雜稀土后催化劑具有高抗毒性能和熱穩定性，可望替代貴金屬催化劑而成為高溫穩定型氧化還原催化劑、汽車尾氣凈化催化劑。  

光催化劑 用鈣鈦礦型復合氧化物對水溶性染料進行降解，當適當波長的光照射時，催化劑表面會產生電子2空穴對，空穴進一步與水作用產生活性較強的羥基自由基，與吸附在催化劑表面的染料分子發生氧化還原反應，較終將其降解為無機小分子。  

 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，提高陰極材料的導電性能尤為重要。目前，鈣鈦礦結構的ABO3型稀土復合氧化物、焦綠石結構的A2Ru2O7-z（A為Pb、Bi）陶瓷和Ag-YDB復合陶瓷符合SOFC陰極材料技術要求，可作為SOFC陰極材料。其中研究較為成熟的是具有鈣鈦礦結構的稀土復合氧化物。 

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