【正文】 在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。 參考文獻(xiàn) 28 參考文獻(xiàn) [1] 王常珍 . 固體電解質(zhì)與化學(xué)傳感器 [M]. 冶金工業(yè)出版社 , 56. [2] . 陳立泉 ,薛榮堅(jiān) ,王剛 等 譯 . 固體電解質(zhì)一般原理 、 特征、材料和應(yīng)用 .科學(xué)出版社 , 34. [3] . 陳立泉 ,薛榮堅(jiān) ,王剛 等 譯 . 固體電解質(zhì)一般原理、特征、材料和應(yīng)用 [M].科學(xué)出版社 , 89. [4] Amin Mali, Anthony Petric. Fabrication of a thin walled βalumina electrolyte cells[J]. Journal of Power Sources, 2021, 196:5191–5196. [5] ChihJenWang, ChiYuen Huang. Effect of TiO2 addition on the sintering behavior, hardness and fracture toughness of an ultrafine alumina[J]. Materials Science and Engineering A, 2021,492:306–310. [6] Taku Oshima, Masaharu Kajita, Akiyasu Okuno. Development of SodiumSulfur Batteries [J]. Int. J. Appl. Ceram. Technol., 2021, 1 [3]:269276. [7] 林祖纕 . 上海硅酸鹽研究所 βAl2O3 陶瓷的研究簡介 [J]. 功能材料，（ 35）， 130134 [8] 王常珍 . 固體電解質(zhì)與化學(xué)傳感器 [M]. 冶金工業(yè)出版社 , 362363. [9] amp。圖中看起來比較致密的是復(fù)合結(jié)構(gòu)的致密層，圖中看起來比較疏松的是復(fù)合結(jié)構(gòu)的多孔層。 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 24 硬脂酸鋁含量多孔層的影響 為了考察實(shí)驗(yàn)條件中硬脂酸鋁含量對(duì)多 孔層的致密度的影響，采用 SEM 二次電子對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表面形貌和顆粒尺寸分析 。 因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)的變量只有沉積電壓和沉積時(shí)間，沉積量 ω 的其它影響因素都是不變的，所以本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果符合正確的理論，所以本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是正確的。所以當(dāng)三乙醇胺的含量等于 10%時(shí)，懸浮液最穩(wěn)定。 懸浮液中三乙醇胺含量不同時(shí)懸浮液的 pH 如圖 31所示： 0% 5% 10% 15% 20%10. 010. 511. 011. 5TEA含量pH 圖 31不同三乙醇胺含量 致密層 懸浮液的 pH 由圖 31 可知：懸浮液的 pH 值基本上是隨著三乙醇胺的含量增加而上升的，只是三乙醇胺的含量在 5%～ 10%之間時(shí)，懸浮液的 pH 值變化不大，基本上是相等的。 用四探針法測(cè)試產(chǎn)物的電導(dǎo)率 為了測(cè)試材料的離子導(dǎo)電性能，用四電極法測(cè)試產(chǎn)物的電導(dǎo)率。 （ 3）正戊醇 =50 ml。 （ 3）正戊醇 =50 ml。 （ 4） 1粉料 =。 ，如表 25 所 示： 表 25 三乙醇胺含量對(duì) 多孔層懸浮液穩(wěn)定性的 影響 1粉料 /g 正戊醇 /ml 三乙醇胺 /g 硬脂酸鋁 /g 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 該方案是研究 三乙醇胺含量對(duì)多孔層懸浮液穩(wěn)定性的影響。 （ 7）燒好后用自封袋裝好，貼上標(biāo)簽，備用。實(shí)驗(yàn)步驟也與制備 1粉料一致。 （ 5）研磨細(xì)后用 100 目的篩子過篩。 電壓 根據(jù) Hamaker 方程，電壓也是影響電泳沉積的一個(gè)重要因素，電壓越大，相同時(shí)間內(nèi)電泳沉積的量越大。從上述原理得知，在研磨初期，顆粒大，總表面積小，助磨劑最佳加入量 ( 包括形成單層吸附所需要的量 ) 也就小；研磨一段時(shí)間后，顆粒變小，總表面積變大，助磨劑最佳加入量也變大。該技術(shù)克服了高溫?zé)Y(jié)涂層出現(xiàn)裂紋，結(jié)合力差的缺點(diǎn)，在金屬基體能夠承受的較低燒結(jié)溫度得到致密、無裂紋、與基體結(jié)合良好的陶瓷復(fù)合涂層 [15]。 （ 1）電泳沉積是一種溫和的表面涂覆方法，可避免高溫涂覆而引起的相變和脆裂。近年來，鈣鈦礦型及類鈣鈦礦型電解質(zhì)材料也引起了人們的極大興趣。 EPD 懸浮液的配置用于電泳沉積的膠體懸浮液是一個(gè)復(fù)雜的體系，其每個(gè)組分都會(huì)影響到最終的沉積效果。由于這種化學(xué) ―反應(yīng) ‖的結(jié)果，粒子周圍的雙 電層變薄，所以進(jìn)入雙電層的粒子就可以靠的足夠近，其結(jié)果是范徳華吸引力占主導(dǎo)，從而發(fā)生沉積。 Sarker 和 Nicholson 等 [11]根據(jù) DLVO 理論研究了 [（ MOH2） +—X]的 EPD 行為。 在整個(gè)沉積過程中許多參數(shù)實(shí)際上是在 變化著的，而且荷電質(zhì)點(diǎn)在電極上的沉積速度和沉積量的影響因素還有：懸浮體的粘度、相對(duì)介電 常 數(shù)、 電 荷電量、電極面積、電極間距等。由于吸附于陽極上涂層中的水化正離子受電場(chǎng)作用產(chǎn)生向負(fù)電極運(yùn)動(dòng)的內(nèi)滲力 ,從而穿透沉積的涂層 ,使涂層中的含水量顯著減少約為 5—15%,可直接烘烤而得到結(jié)構(gòu)致密的涂層。電泳沉積（ EPD）是電泳和沉積兩個(gè)過程的綜合?？梢赃x用的成型方法主要有等靜壓成型、離子噴濺、注漿成型、電泳沉積等。要提高材料致密度，必須另尋途徑。但在高溫?zé)Y(jié)時(shí)， β 23l??于 1550℃ 時(shí)會(huì)不可逆轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)變?yōu)?β 23l??，這樣在高溫形成 β 23l??時(shí)，總是會(huì)出現(xiàn) β 23l??，降低產(chǎn)物的 鈉離子電導(dǎo)率，因此需摻雜一定量 MgO 或 Li 2O，穩(wěn)定 β 23l??。固體電解質(zhì)有一下幾點(diǎn)特點(diǎn)： （ 1） 良好的固體電解質(zhì)材料應(yīng)具有非常低的電子電導(dǎo)率 ； （ 2） 固體電解質(zhì)既保持固態(tài)特點(diǎn) ，又具有與熔融強(qiáng)電解質(zhì)或強(qiáng)電解質(zhì)水溶液相比擬的離子電導(dǎo)率 。 制備這種多孔型復(fù)合結(jié)構(gòu)電解質(zhì)的方法有很多，其中電泳沉積法就是其中的一種。由于鈉離子可以在多孔層空隙中穿過，由致 密層與多孔層形成的復(fù)合電解質(zhì)相對(duì)于單一的致密層有著較高的電導(dǎo)率 ，且 βAl2O3復(fù)合電解質(zhì) 的電導(dǎo)率隨著加熱溫度的升高而提高，材料的活化能為 。 本研究將 β 23l??固體電解質(zhì)結(jié)構(gòu)改為復(fù)合式 ， 由 致密 層和 多孔 基體層組成 ， 多孔基體允許鈉離子自由通過，實(shí)際電阻取決于致密 β 23l??層。電池的基本 構(gòu)成部分包括陰極，陽極，電池溶液，電池溶液含有電解質(zhì)，所以電池的電阻與電池的電解質(zhì)有關(guān)。 固體電解質(zhì) 固體電解質(zhì)的定義 固體電解質(zhì)是在一定溫度以上具有離子導(dǎo)電性質(zhì)的一類固體物質(zhì) [1]。cm 1，并且 β相的純度越高，電性能越好，這使得它 在能源領(lǐng)域中有重要應(yīng)用，如高能蓄電池、鈉熱機(jī)等。一般來說，固體電解質(zhì)的晶粒電阻由材料本身性質(zhì)決定，而晶界電阻則與制備工藝密切相關(guān)。即電解質(zhì)越薄，電阻越小，但由于強(qiáng)度等方面的需要，固體電解質(zhì)的厚度一般為 12mm，若將固體電解質(zhì)厚度 大大減小 ，整個(gè)電池電阻大幅下降，電池性能將得到質(zhì)的提高。上海硅酸鹽研究所是我國 βAl2O3陶瓷的主要研究機(jī)構(gòu) [7]，以林祖纕、溫兆銀為首的科研隊(duì)伍在過去的十幾年中做了大量 研究，用反應(yīng)燒結(jié)法和部分合成法制備出 βAl2O3固體電解質(zhì)陶瓷，研究燒成條件和退火條件對(duì) βAl2O3 固體電解質(zhì)陶瓷的性能影響，并在Li2O 和 MgO 對(duì) β 23l??陶瓷的穩(wěn)定性， ZrO2 對(duì)材料顯微結(jié)構(gòu)的控制和材料強(qiáng)第一章 文獻(xiàn)綜述 4 度的影響等方面進(jìn)行了一系列系統(tǒng)、深入的研究，成為國內(nèi)的 β 23l??陶瓷制品的唯一提供者。 (3) 電沉積：在電泳中 ,當(dāng)帶電荷的膠體粒子在直流電場(chǎng)作用下到達(dá)電極時(shí)，即發(fā)生電沉積反應(yīng)。對(duì)于成型陶瓷部件來說，陽極的形狀要與部件的形狀相適應(yīng)。而在 EPD 中施加外電場(chǎng)的主要作用就是促使膠體粒子朝電極移動(dòng)并聚沉。離雙層粒子表面越遠(yuǎn)，粒子的結(jié)合力越小。根據(jù) DLVO理論，膠體懸浮液體系的相對(duì)穩(wěn)定性和聚沉主要取決于斥力勢(shì)能和引力勢(shì)能的相對(duì)大小。溶劑、微粒和添加劑等組分的配置以及它們之間的相互作用是目前研究的重點(diǎn)。在 1500℃ 的空氣氣氛下氧化 202h后，失重僅為 ? g/ 2cm ,在 1600℃ 的空氣氣氛氧化 64h后，失重為 10? g/ 2cm ，相應(yīng)的失重速率維持在 10? g/( 2cmh? )的極低水平，說明涂層具有很好的抗氧化性能。材料的 SEM 照片顯示由于水中電解質(zhì)的原因，陶瓷中有氣孔存在。 對(duì)于間歇操作的機(jī)械研磨過程， 隨著原料顆粒的逐漸細(xì)化 ( 粒徑逐漸變小 ) ， 比表面逐漸增大， 因而團(tuán)聚作用隨之逐步加強(qiáng)，當(dāng)粉碎與團(tuán)聚之間達(dá)到物理平衡時(shí)，細(xì)化進(jìn)度也就停止了。這是由于懸浮液體系還不是非常穩(wěn)定，隨著時(shí)間的推移，大的顆粒逐漸沉降下來，懸浮顆粒中小顆粒所占的比例逐漸增大，所以不同陳化時(shí)間所得的涂層中含有大顆粒的數(shù)量不一樣。 （ 2）用行星式球磨機(jī)在轉(zhuǎn)速為 350r/min 的條件下普通球磨 2 小時(shí)。 （ 10）研磨細(xì)后用 100 目的小篩子過篩。 （ 4）用超聲清洗器超聲 2h。 B. 添加三乙醇胺： （ 1）三乙醇胺 = g， g， g， g。 B. 添加三乙醇胺： （ 1）三乙醇胺 = g， g， g， 。 （ 4） 2料 =3g。 （ 4） 1料 =4g。 用掃描電鏡 (SEM)分析產(chǎn)物的表觀形貌 掃描電鏡是觀察樣品形貌最為方便、有效的測(cè)試 方法，它是根據(jù)逐點(diǎn)成像的方法，把樣品表面不同特征轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)，從而使我們可以直觀地看到樣品表面和顆粒的各種特征。 懸浮液的 pH 采用玻璃電極的實(shí)驗(yàn)室 pH 計(jì)進(jìn)行測(cè)試 。 因?yàn)?由 圖 32 可知：當(dāng)懸浮液中的三乙醇胺的含量等于 10%時(shí)，懸浮液的 Zeta 電位最大，所以 我們可以得出三乙醇胺的含量等于 10%時(shí)，懸浮液最穩(wěn)定。 （ 2）在其它工藝條件不變的情況下，沉積電壓升高，沉積量 ω增加。 （ c）和(d)圖中，晶粒與晶粒之間存在孔洞，晶粒與晶粒之間的距離比較大，致密層的致密度 比 較差。并且，可以節(jié)約材料和減少環(huán)境污染。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第四章 結(jié)論 通過以上的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，在用電泳法 βAl2O3復(fù)合電解質(zhì)制備材料的過程中，三乙醇胺加入量、電泳沉積時(shí)間和電泳沉積電壓、多孔層中硬脂酸鋁的加入量和測(cè)電導(dǎo)率時(shí)的加熱溫度這幾個(gè)個(gè)因素影響著整個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行和最終產(chǎn)物的各種性能，通過分析得出結(jié)論如下： （ 1） 三乙醇胺的含量 為 10%時(shí)，懸浮液最穩(wěn)定 。 導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。 在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意！ 。 and Kiics of Electrophoretic Deposition of AL2O3,Ceran,Soc.,1995,(78)。 活化能是指化學(xué)反應(yīng)中，由反應(yīng)物分子到達(dá)活化分子所需的最小能量 ， 化學(xué)反應(yīng)速率 與其活化能的大小密切相關(guān)，活化能越低，反應(yīng)速率越快，因此降低活化能會(huì)有效地促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。 因?yàn)槲乙苽涞?βAl2O3 復(fù)合電解質(zhì)就是希望用多孔層 和致密層形成 復(fù)合結(jié)構(gòu)， 提高固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率。 以 下 4 幅圖所表示的是不同 聚丙烯南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 酸 含量的 致密層 電泳沉積產(chǎn)物的 SEM 圖片： (a) (b) (c) (d) 圖 35（ a） 聚丙烯酸 含量 =0%， (b) 聚丙烯酸 含量 =%， (c) 聚丙烯酸含量 =5%， (d) 聚丙烯酸含量 =%。 從 31 式中可以看到： （ 1）在其它工藝條件不變的情況下，沉積時(shí)間延長，沉積量 ω增大。分子或分散粒子越小， Zeta 電位（正或負(fù)）越高，體系越穩(wěn)定，即溶解或分散可以抵抗聚集。最后用萬用表測(cè)得電阻和樣品兩端的電壓值，經(jīng)公式計(jì)算得到樣品的電導(dǎo)率 [21]]： SULU 121000?? (21) 式中， σ：鈉離子 電導(dǎo)率， S/cm L：被測(cè)樣品長度， cm U1：樣品電壓， V U2：定值電阻電壓， V S：被測(cè)樣品的截面積， cm2 測(cè)試所制備的 βAl2O3復(fù)合電解質(zhì)從 250℃ 到 500℃ 的電導(dǎo)率。該儀器采用光散射技術(shù)，適用于稀懸浮液的測(cè)試。 （ 2）三乙醇胺 =0. 4g。 （ 2）三乙醇胺 =0. 30g。 （ 3）正戊 醇 =10 ml。 （ 2）正戊醇 =10 ml。在致密層燒杯中加入 3g2粉料、 的三乙醇胺和 50 ml 燒的正戊醇。 （ 8）在轉(zhuǎn)速為 3200r/min 條件下高能球磨 120 分鐘。又因?yàn)橐环?Na2CO3 可以 生成一份的 Na2O， ， 所以配制 50gβAl2O3粉料需要加入 Na2CO3