【正文】 知： Zeta 電位是對顆粒之間相互排斥或吸引力的強度的度量。它們之間的函數關系為 [24]： ω=（ C*ζ*ε*U*t） /(4*π*η*d) (31) 其中 ζ為 Zeta 電位， ε為懸浮液的介電常數， η為懸浮液的動力學粘度。 聚丙烯酸含量對致密層致密性的影響 為了考察實驗條件中聚丙烯酸含量對致密層的致密度的影響，采用 SEM 二次電子對產物進行表面形貌和顆粒尺寸分析 。 由 圖 35 中我們可以看出，當硬脂酸鋁的含量等于 0%時， 晶粒與晶粒之間的間隙非常的小，當硬脂酸鋁的含量等于 %、 %和 %時，晶粒與晶粒南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 25 之間的距離看起來是差不多的，當硬脂酸鋁的含量等于 1%時，晶粒與晶粒之間的距離比較大，從 SEM 圖片中我們可以看出，多孔層的電泳沉積產物微觀結構比較的疏松。 圖 36 βAl2O3 復合電解質 的微觀結構圖 用四電極法測試 復合電解質 的電導率 βAl2O3電導率與加熱溫度的關系如圖 38 所示： 第三章 實驗結果與討論 26 012341000T1?? ???ln??????Scm??? 圖 38 βAl2O3電導率與加熱溫度的關系 由圖 38 我們可以得知：加熱溫度在 250～ 500℃ 之間時， βAl2O3的電導率是隨著加熱溫度的升高而增大的，這說明在加熱過程中， Na+通過 βAl2O3復合電解質的數量越 來越多 ， βAl2O3復合電解質的電阻越來越小， βAl2O3復合電解質的導電性越來越好 。 . Stability and Electrophoretic Deposition of Suspensions in Nonaqueous Media,[J].Discuss,Faraday Soc.,1954,(18)； 52~62. [11] amp。沒有他們的幫助和支持是沒有辦法完成我的學士學位論文的。不僅使我樹立了遠大的學 術目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。 （ 2）在制備 βAl2O3復合電解質時，選擇的沉積時間是 300S，沉積場強為200V/3cm. （ 3） 在制備 在 βAl2O3 復合電解質 過程中， 加入 1%的硬脂酸鋁 時， 多孔層 微觀結構更好。 βAl2O3 復合電解質 βAl2O3復合電解質 的結構 分析 為了考察 βAl2O3復合電解質 的結構 ，采用 SEM 二次電子對產物進行表面形貌和顆粒尺寸分析。 因為 （ a）圖中 聚丙烯酸含量 =0%， (b) 圖中聚丙烯酸含量 =%， (c)圖中聚丙烯酸含量 =5%， (d) 聚丙烯酸含量 =%。反映到本實驗，電壓升高，沉積層的厚度變大。 三乙醇 胺含量對多孔層懸浮液的影響 實驗結果數據如表 32 所示 ： 表 32 三乙醇胺含量對多孔層懸浮液的影響 0% 5% 10% 15% 20% pH Zeta 電位 /mV 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 21 懸浮液中三乙醇胺含量不同時懸浮液的 Zeta 電位如圖 33 所示： 0% 5% 10% 15% 20%30405060Zeta電位/mVTEA含量 圖 33不同三乙醇胺含量懸浮液的 Zeta電位 由 圖 33 可知：當懸浮液中的三乙醇胺的含量小于 10%時 ，懸浮液的 Zeta電位是隨著三乙醇胺含量的增加而增加，當懸浮液中的三乙醇胺的含量大于 10%時，懸浮液的 Zeta 電位是隨著三乙醇胺含量的增加而減少，當懸浮液中的三乙醇胺的含量等于 10%時，懸浮液的 Zeta 電位存在最大值。 pH 的測定均在懸浮液離心后實施。通過掃描電鏡照片，可以清楚得觀察粉末材料的大小，均勻性。 B. 添加硬脂酸鋁： （ 1）硬脂酸鋁 = g， g， ， 。 B. 添加聚丙烯酸： （ 1）聚丙烯酸 = g， g， 。 （ 2）硬脂酸鋁 =。 （ 2）正戊醇 =10 ml。 （ 5）致密層在場強為 200V/3cm 條件下電泳沉積 5min，多孔層在場強為200V/3cm條件下電泳沉積 4min。 （ 11）用自封袋裝好，貼上標簽后備用。 （ 3）用 120 目的篩子過篩后烘干。 陳化時間較長時，粉體堆砌比較疏松。此時如果補加助磨劑，及時在新生細顆粒表 面生成單層吸附，則可打破粉碎速率與團聚速率之間的平衡，使粉碎作用重新壓過團聚作用，顆粒得以繼續(xù)細化。材料的 層厚 不 均勻及層間界面不明析表明沉積過程缺乏控制 。 1600℃ 下涂層的失效主要是由于長時間的氧化揮發(fā)后 SiCn 涂層表面氧化所形成的 SiO2膜不能完全封填表面缺陷，涂層中產生了貫穿性的空隙所致 [13]。用于 SOFC 的電解質材料主要 是鋯 基 以及 多元復合氧化物。斥力勢能和引力勢能既與粒子的大小和粒子間距有關，又受到電解質濃度的影響，適當調整電解質的濃度，可以得到相對穩(wěn)定的膠體體系。 (X)可以同正離子反應，它和 Y+結合增加了體系中 YX 的濃度，同時減少了 T+和 X 的濃度，即 Y++（ X） 雙 →YX 。 Kolmans 和 Overbeck[10]在研究極性有機介質對 EPD 的作用之后，根據DLVO 理論中電解質濃度的增加可以誘發(fā)體系聚沉的觀點，提出了電泳沉積的電化學機理?？捎孟铝胁牧现瞥呻姡轰\、鉛、鋁、不銹鋼、石墨等。 (4) 電滲：在電場的影響下， 帶電荷的液體對攜帶相反電荷的固定介質進行相對運動的現象。 β 23l??電解質 在鈉 硫 電池中的應用 NaS 電 池是非固態(tài)型的電池，電池的負極和正極分別用液態(tài)的 Na 和 S，電池的形式為 W 或 Mo | Na（ 1） |β 23l??（ s） 或 β 23l??|S（ 1） |W 或 Mo（工作溫度 300～350℃ ） [8]。 本研究將 β 23l??固體電解質結構改為復合式 ，由致密 層和 多孔 基體層組成。致密性對材料晶界電阻的影響極大，因此，提高材料致密度是獲得低電阻固體電解質的有效途徑。單相低阻值的 β″ 23l??電解質將會增加電池的功率密度。固體電解質又稱快離子導體或超離子導體，我們傾向于采用快離子導體 [2]。電解質的電阻又與電解質的種類和結構息息相關。 本實驗以 βAl2O3 粉料和 摻 雜1%TiO2 的 βAl2O3 粉料為 主要 原料，正戊醇為溶劑，三乙醇胺為分 散劑，硬脂酸鋁為多孔層的造孔劑，用電泳沉積法制備 βAl2O3復合電解質。 復合電解質由致密層與多孔層構成，通過本實驗得知：在沉積電壓為 200V和沉積時間為 300S、三乙醇胺的加入量為 βAl2O3粉料質量的 10%時，致密層結晶完善，粒徑 均勻 ，致密度高；在復合層中加入 βAl2O3粉料質量 1%的硬脂酸鋁，進行共沉積，燒結過程中硬脂酸鋁分解，可以使晶粒細化，并形成 均勻 的空隙。由于多孔型復合結構的固體電解質電阻小，特別是鈉氯化鎳電池及鈉硫電池中的鈉離子容易通過多孔型復合結構的固體電解質中的小孔，導致電解質的電阻就很小 ，所以現在 需要制備這種多孔型復合結構的固體電解質， β 23l??固體電解質就是其中的一種多孔型復合結構固體電解質。 固體電解質的特點 固體電解質的主要特征是離子具有類似于液體的快速遷移性 [3]。同時，高致密度、均一細顆粒結構有利于提高電池可靠性和壽命。為獲得高致密度材料，往往要提高材料燒結溫度，但 β 23l??固體電解質在高溫時容易造成鈉離子流失，并發(fā)生晶型轉化為 β 23l??，因此燒結溫度就被局限到特定溫度而不能一味提高。多孔基體允許鈉離子自由通過，實際電阻取決于致密 β 23l??層。 電泳沉積的機理 電泳沉積的定義 電泳沉積在膠體溶液中對電極施加電壓時，膠體粒子移向電極表面放電而形成沉積層的過程?？梢愿淖儙щ婋x子在電泳中的移動速度甚至方向。電泳沉積用的膠體漿料必須是穩(wěn)定的懸浮體，就是說陶瓷粉體顆粒應均勻分散在介質中，而不是團聚在一起，這樣才能獨立地移至反向電極，或者說懸浮的顆粒要有高的電泳遷移性。他們計算沉積電極附近電解質的濃度，并將結果用聚沉所需要的濃度值進行比較之 后，認為在外加電場的作用下，膠體懸浮液之所以能產生沉積是因為電解質濃度的增加，其結果相當于降低了電極附近的電位，從而使粒子絮凝。 YX 沿其濃度梯度方向從懸浮液本體產生擴散而不產生沉積，這樣 K 就任然是常數。由于膠體粒子是帶電的，當施加外電場時，膠體粒子發(fā)生定向移動，使電極附近電解質濃度增加，其結果相當于降低了電極附近的 ζ電勢，從而可誘發(fā)膠體體 系的聚沉，使粒子在作為電極的試樣表面發(fā)生沉積。 Y2O3穩(wěn)定的 ZrO2 (YSZ)在較寬的氧分壓范圍內有較高的離子電導率，并且化學穩(wěn)定性好、機械強度高，是目前 SOFC 中普遍采用的電解質材料。 第一章 文獻綜述 8 電泳沉積多孔羥基磷灰石涂層的應用 電泳沉積是懸浮液中帶電的固體微粒在電場作用下發(fā)生定向移動并在電極表面形成沉積層的過程，是近年來應用于制備金屬基體 HA 生物陶瓷的一種新方法，具有許多顯著地優(yōu)點。 電泳沉積在功能陶瓷中的應用 采用電泳沉積與反應燒結相結合技術制備了 ZrO2/ 23l??和 SiC/ 23l??陶瓷復合涂層。可見助磨劑在固相表面形成單層吸附所需要的加入量隨顆粒的逐步細化而逐漸增大。另外一面，不同尺寸顆粒的堆積本身就會有不同的沉積致密度， 大小均勻的顆粒的沉積并不能得到較高致密度的涂層，當顆粒配級合適 時，沉積顆粒間空隙較少，涂層不會開裂 [19]。 粉體制備 電泳沉積成型 固含量選擇 電壓選擇 體系選擇 懸浮液制備 （加入造孔劑） 脫模干燥、燒結 Zeta電位 粘度 穩(wěn)定性、防止開裂 添加劑 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 13 （ 4）烘干后研磨。 摻 雜 1%TiO2的 βAl2O3粉料的制備（ 2粉料） 制備 2粉料的配比與制備 βAl2O3粉料的配比基本一致，只是另加入了 1粉料總質量 1%的 TiO2。 （ 6） 在空氣干燥后在 1580℃ 條件下燒結成形 。 （ 3） 2粉料 =。 （ 3）正戊醇 =10 ml。 （ 2）三乙醇胺 =0. 30g。 （ 2）三乙醇胺 =0. 4g。在較高放電倍數的情況下，可以觀察顆粒的組成。 pH 計測得 pH 稱為可操作 pH，有別于真實的 pH 值（質子在無水乙醇中的活度的負對數） [21]。 根據膠體化學理論可知懸浮液的 Zeta 電位越大，懸浮液就越穩(wěn)定。 實驗結果如表 33 所示 ： 第三章 實驗結果與討論 22 表 33 多孔層電泳動力學 場強 V/cm 100V/3cm 200V/3cm 300V/3cm 時間 /S 厚度 /mm 60 120 180 240 300 360 由以上數據我們可以得出圖 34： 50 100 150 200 250 300 350 400100V/3cm200V/3cmThickness / mmTimes/S300V/3cm 圖 34 沉積厚度與沉積時間和沉積電壓的關系圖 從圖 34 上可以得出以下兩個結論： （ 1）在其它工藝條件不變的情況下，沉積厚度與沉積時間呈正比關系； （ 2） 在其它工藝條件不變的情況下，沉積厚度與沉積電壓呈正比關系。所以，我們可以得出：致密層的聚丙烯酸的含量越少，致密層的致密度就越好，當聚丙烯酸的含量為零時，致密層的致密度非常的好，晶粒的大小比較均勻。圖 36 所表示的是 βAl2O3復合電解質 的 SEM 圖片 ， 從圖片中可以看出： 可以看出 βAl2O3 復合電解質的結構是一種復合結構，致密層和多孔層有明顯的分界線。 （ 4） βAl2O3復合電解質的電導率隨著溫度 的升高而增加 。本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在此特別感謝魏曉玲師姐的指導和幫助；感謝實驗室的單世界、夏怡等師兄師姐的指導和幫助。. The Role of the Forces between the Particles in Electodeposition and Other Phenomena.[J]. Soc.,1840,(36) ；180~185. [10] amp。相對于致密 層， Na+更容易通過多孔層，從而提高了 βAl2O3復合電解質的電導率。 以下 5 幅圖所表示的是不同硬脂酸鋁含量的多孔層電泳沉積產物的 SEM 圖片： A B C D E 圖 36（ A） 硬脂酸鋁含量 =0%， (B) 硬脂酸鋁含量 =%， (C)