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SrCo_0.4Fe_0.4Zr_0.2O_3-d混合导体中空纤维膜的制备及其氧渗透性能

戚律 , 董学良 , 刘郑堃 , 张广儒 , 金万勤

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00871

基于相分离理论, 采用干湿法纺丝技术结合后续的烧结工艺, 制备出SrCo_0.4Fe_0.4Zr_0.2O_3-d(SCFZ)混合导体中空纤维膜. 借助于XRD、SEM、热膨胀分析以及氧渗透性能分析等手段, 分别对样品的晶相结构, 膜的微观形貌,中空纤维膜生坯的烧结行为以及膜的氧渗透通量进行了研究. 结果表明, 中空纤维膜晶相结构由钙钛矿主体相、 SrZrO₃相及Co₃O₄相组成, SrZrO₃相含量随烧结温度升高而增大. 膜断面邻近内外皮层均存在指状孔, 膜壁中部区域为海绵孔, 此结构由聚合物溶液沉浸相分离形成. 综合烧结行为, XRD及SEM结果, 再结合气密性和机械强度测试, 确定生坯适宜的烧结温度为1240℃. 在此条件下制备的SCFZ中空纤维膜力学性能优异, 三弯矩断裂强度达到74.19MPa, 在850℃时, 空气/氦气梯度下的氧渗透通量为2.9´10^-7mol/(cm²·s), 并且在160 h的测试周期内保持稳定.

关键词: 干湿法纺丝 , hollow fibre membrane , mixed conducting oxide , oxygen permeation