【正文】 F1200X 中美合資 合肥科晶材料技術(shù)有限公司 掃描電鏡 JEOL6930 日本電子公司 場發(fā)射掃描電鏡 JSM6700F 日本 JEOL公司 Zeta電位分析儀 90plus 美國布魯克海文儀器公司 樣品的制備及主要步驟 制備方法 實驗主要步驟見圖 21 所示 圖 21 β 23l??固體電解質(zhì) 材料制備實驗流程圖 βAl2O3粉料（ 1粉料）的制備 制備 βAl2O3的粉料配比為（ wt%）： a Al2O3（日本昭和）： MgO： Na2O=86%：4%： 10%。又因為一份 Na2CO3 可以 生成一份的 Na2O， ， 所以配制 50gβAl2O3粉料需要加入 Na2CO3粉料 。 實驗步驟 如下： （ 1）稱取 43g a Al2O3（日本昭和）粉料 , 2gMgO， Na2CO3放入普通球磨罐中，加入無水乙醇 80ml 左右，加入 150g 左右的磨介，另外還要加入粉料總質(zhì)量 1%的三乙胺 。 （ 2）用行星式球磨機在轉(zhuǎn)速為 350r/min 的條件下普通球磨 2 小時。 （ 3）用 120 目的篩子過篩后烘干。 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(jié) 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(shè)計（論文） 13 （ 4）烘干后研磨。 （ 5）研磨細后用 100 目的篩子過篩。 （ 6）在 1200℃ 條件下燒結(jié)。 （ 7） 用無水乙醇配成懸浮液，加入高能球磨的介質(zhì) 。 （ 8）在轉(zhuǎn)速為 3200r/min 條件下高能球磨 120 分鐘。 （ 9）烘干后研磨。 （ 10）研磨細后用 100 目的小篩子過篩。 （ 11）用自封袋裝好，貼上標簽后備用。 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(zhì)量 1%的 TiO2。實驗步驟也與制備 1粉料一致。 βAl2O3固體電解質(zhì)樣品的制備 實驗原料和試劑 如表 23 所示： 表 23 βAl2O3固體電解質(zhì)樣品制備的原料和試劑 粉料 /g 正戊醇 /ml 三乙醇胺 /g 硬脂酸鋁 /g 多孔層 3g 1粉料 50 致密層 3g 2粉料 50 實驗步驟 如下 ： （ 1）準備 2 個 250ml 的燒杯，分別貼上多孔層、致密層標簽。 （ 2）在多孔層燒杯中加入 3g1粉料、 硬脂酸鋁、 的三乙醇胺和50 ml 燒的正戊醇。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。 （ 3）在多頭磁力加熱攪拌器上攪拌 2h。 （ 4）用超聲清洗器超聲 2h。 （ 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。 （ 6） 在空氣干燥后在 1580℃ 條件下燒結(jié)成形 。 （ 7）燒好后用自封袋裝好，貼上標簽，備用。 第二章 實驗部分 14 參數(shù)選擇 ，如表 24 所示： 表 24 三乙醇胺含量對致密層懸浮液穩(wěn) 定性的 影響 2料 /g 正戊醇 /ml 三乙醇胺 /g 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 該方案是研究 三乙醇胺含量對致密層懸浮液穩(wěn)定性的影響。 A. 空白實驗： （ 1）三乙醇胺 =。 （ 2）正戊醇 =10 ml。 （ 3） 2粉料 =。 B. 添加三乙醇胺： （ 1）三乙醇胺 = g， g， g， g。 （ 2）正戊醇 =10 ml。 （ 3） 2粉料 =。 ，如表 25 所 示： 表 25 三乙醇胺含量對 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 三乙醇胺含量對多孔層懸浮液穩(wěn)定性的影響。 A. 空白實驗： （ 1）三乙醇胺 =。 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 （ 2）硬脂酸鋁 =。 （ 3）正戊 醇 =10 ml。 （ 4） 1粉料 =。 B. 添加三乙醇胺： （ 1）三乙醇胺 = g， g， g， 。 （ 2）硬脂酸鋁 =。 （ 3）正戊醇 =10 ml。 （ 4） 1粉料 =。 ，如表 26 所示 ： 表 26 聚丙烯酸對致密層致密性的影響 2料 /g 正戊醇 /ml 三乙醇胺 /g 聚丙烯酸 /g 1 3 50 2 3 50 3 3 50 4 3 50 該方案是研究聚丙烯酸對致密層致密性的影響。 A. 空白實驗： （ 1）聚丙烯酸 =。 （ 2）三乙醇胺 =0. 30g。 （ 3）正戊醇 =50 ml。 （ 4） 2料 =3g。 B. 添加聚丙烯酸： （ 1）聚丙烯酸 = g， g， 。 （ 2）三乙醇胺 =0. 30g。 （ 3）正戊醇 =50 ml。 （ 4） 2粉料 =3g。 ，如表 27 所示： 表 27 硬脂酸鋁對多孔層的影響 1料 /g 正戊醇 /ml 三乙醇胺 /g 硬脂酸鋁 /g 第二章 實驗部分 16 1 4 50 2 4 50 3 4 50 4 4 50 5 4 50 該方案是 研究硬脂酸鋁對多孔層的影響 A. 空白實驗： （ 1）硬脂酸鋁 =。 （ 2）三乙醇胺 =0. 4g。 （ 3）正戊醇 =50 ml。 （ 4） 1料 =4g。 B. 添加硬脂酸鋁： （ 1）硬脂酸鋁 = g， g， ， 。 （ 2）三乙醇胺 =0. 4g。 （ 3）正戊醇 =50 ml。 （ 4） 1粉料 =4g。 ，如表 28 所 示 ： 表 28 場強為 100V/3cm 時的多孔層的沉積厚度與沉積時間的關(guān)系 1粉料 /g 正戊醇 /ml 三乙醇胺 /g 硬脂酸鋁 /g 沉積場強 V/cm 沉積時間 /s 1 4 50 100 60 2 4 50 100 120 3 4 50 100 180 4 4 50 100 240 5 4 50 100 300 6 4 50 100 360 7 4 50 100 420 該方案是研究場強為 100V/3cm 時 的 多孔層的 沉積厚度與 沉積 時間的關(guān)系 ，如表 211 所 示： 表 211 場強為 200V/3cm 條件下的沉積厚度與沉積時間的關(guān)系 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 1粉料 /g 正戊醇 /ml 三乙醇胺 /g 硬脂酸鋁 /g 沉積場強 V/cm 沉積時間 /s 1 4 50 200 60 2 4 50 200 120 3 4 50 200 180 4 4 50 200 240 5 4 50 200 300 6 4 50 200 360 該方案是研究場強為 200V/3cm 條件下的沉積厚度與沉積時間的關(guān)系 ，如表 29 所 示： 表 29 場強為 300V/3cm 條件下的沉積厚度與沉積時間的關(guān)系 1粉料 /g 正戊醇 /ml 三乙醇胺 /g 硬脂酸鋁 /g 沉積場強 V/cm 沉積時間 /s 1 4 50 300 60 2 4 50 300 120 3 4 50 300 180 4 4 50 300 240 5 4 50 300 300 該方案是研究場強為 300V/3cm 條件下的沉積厚度與沉積時間的關(guān)系 表征方法 用 Zeta 電位 分析懸浮液的穩(wěn)定性 懸浮液的 Zeta 電位用 Zeta 電位分析儀（ ZetaPALS， Brookhaven， America）進行測試。該儀器采用光散射技術(shù)，適用于稀懸浮液的測試。對 Zeta 電位的測試，每組測試三個數(shù)值，取其平均值，測試溫度為 25℃ [20]。 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、有效的測試 方法，它是根據(jù)逐點成像的方法，把樣品表面不同特征轉(zhuǎn)換為視頻信號，從而使我們可以直觀地看到樣品表面和顆粒的各種特征。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。在較高放電倍數(shù)的情況下，可以觀察顆粒的組成。 用四探針法測試產(chǎn)物的電導率 為了測試材料的離子導電性能，用四電極法測試產(chǎn)物的電導率。四探針法是第二章 實驗部分 18 測固體電解質(zhì)電導率的另外一種常用方法，此法操作簡單，設(shè)備簡易，通過將待測樣 品 接 入 交流或直流電路中來實現(xiàn)。將高溫燒結(jié)后制得的條狀樣品用不同規(guī)格的金相砂紙打磨、拋光，在試樣的兩端用鉑金絲引出，在 鉑金絲與樣品接觸部位涂上按照一定比例配制的復(fù)合鹽溶液（ + 14gNaNO3 + 溶于 100ml 去離子水），烘干后放入電爐中，等加熱到預(yù)定溫度，將其與 1000 歐的定值電阻串聯(lián)，如圖 22，并為整個電爐提供 9V 左右的交流電壓。最后用萬用表測得電阻和樣品兩端的電壓值，經(jīng)公式計算得到樣品的電導率 [21]]： SULU 121000?? (21) 式中， σ：鈉離子 電導率， S/cm L：被測樣品長度， cm U1：樣品電壓， V U2：定值電阻電壓， V S：被測樣品的截面積， cm2 測試所制備的 βAl2O3復(fù)合電解質(zhì)從 250℃ 到 500℃ 的電導率。 圖 22 四探針法測試產(chǎn)物 電導率的 示意 圖南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 第三章 實驗結(jié)果與討論 三乙醇胺含量對致密層懸浮液的影響 實驗結(jié)果 數(shù)據(jù) 如表 31 所示 ： 表 31 三乙醇胺對致密層懸浮液的影響 0% 5% 10% 15% 20% pH Zeta 電位 /mV 因為三乙醇胺對致密層懸浮液的影響主要是影響懸浮液的穩(wěn)定性， 又因為 懸浮液的穩(wěn)定性通常是用懸浮液的 pH 和 Zeta 電位來表示的 。 懸浮液的 pH 采用玻璃電極的實驗室 pH 計進行測試 。 pH 的測定均在懸浮液離心后實施。 pH 計測得 pH 稱為可操作 pH，有別于真實的 pH 值（質(zhì)子在無水乙醇中的活度的負對數(shù)） [21]。 懸浮液中三乙醇胺含量不同時懸浮液的 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，懸浮液的 pH 值變化不大，基本上是相等的。 第三章 實驗結(jié)果與討論 20 懸浮液中三乙醇胺含量不同時懸浮液的 Zeta 電位如圖 32 所示： 0% 5% 10% 15% 20%304050607080Zeta電位/mVTEA含量 圖 32 不同三乙醇胺含量 致密層 懸浮液 的 Zeta 電位 由 圖 32 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。 根據(jù)膠體化學理論可知： Zeta 電位是對顆粒之間相互排斥或吸引力的強度的度量。分子或分散粒子越小， Zeta 電位（正或負）越高，體系越穩(wěn)定，即溶解或分散可以抵抗聚集。反之， Zeta 電位（正或負）越低，越傾向于凝結(jié)或凝聚，即吸引力超過了排斥力，分散被破壞而發(fā)生凝結(jié)或凝聚 [23]。 因為 由 圖 32 可知：當懸浮液中的三乙醇胺的含量等于 10%時，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，懸浮液最穩(wěn)定。 三乙醇 胺含量對多孔層懸浮液的影響 實驗結(jié)果數(shù)據(jù)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(shè)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