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第一部分 基础 1

第1章 固体离子学 1

第2章 能带理论和金属、半导体的电子传导 8

2.1 金属 8

2.2 半导体 10

第5章 离子晶体的点缺陷 16

3.1 原子空穴及晶格间填隙原子 16

3.2 弗伦克尔(Frenkel)缺陷和肖特基(Schottky)缺陷 17

3.3 不同种离子的添加与点缺陷 19

3.4 离子晶体的电子电导和电子空穴 21

3.5 非化学计量离子晶体 22

3.6 不同种离子添加对非化学计量离子晶体的影响 25

第4章 离子晶体中的扩散 27

4.1 扩散理论 27

4.1.1 扩散方程式 27

4.1.2 扩散方程式的解 28

4.1.3 扩散系数 32

4.1.4 非稳定扩散和稳定扩散 32

4.2 扩散的原子理论 33

4.2.1 马尔科夫(Markov)过程 33

4.2.2 扩散机制 34

4.2.3 扩散系数的微观意义 34

4.3 各种扩散系数 36

4.3.1 自扩散系数和同位素扩散系数 36

4.3.2 缺陷扩散系数 37

4.3.3 化学扩散系数 37

4.3.4 扩散系数的测定方法 39

第5章 混合传导体的电传导 41

5.1 导电率和输率的定义 41

5.1.1 导电率 41

5.2 荷电粒子的流动公式 42

5.2.1 改进的费克(Fick)第一法则 42

5.1.2 输率 42

5.2.2 施加电场的荷电粒子流公式 43

5.2.3 电化学势 44

5.2.4 离子电流、电子电流公式 44

5.3 导电率的测定 45

5.3.1 全导电率的测定 45

5.3.2 电子导电率的测定 46

5.3.3 离子导电率的测定 51

5.4 输率(迁移率)的测定方法 53

5.4.1 图班特(Tubandt)法 53

5.4.2 标示器法 54

5.4.3 电动势法 55

5.5 扩散系数、易动度、离子导电率的相互关系 55

6.1 氧化物离子导体 57

6.1.1 萤石型氧化物固溶体 57

第6章 固体电解质 57

第二部分 材料 57

6.1.2 Bi2O3基固体电解质 66

6.2 氟化物离子导体 68

6.2.1 萤石型氟化物 68

6.2.2 稀土类氟化物 70

6.3 Ag+及Cu+传导体 70

6.3.1 卤化物(AgX及CuX) 70

6.3.2 含AgX及CuX的无机复盐 77

6.3.3 玻璃 80

6.3.4 其它 81

6.4 Li+传导体 81

6.4.1 LiX及LiI-Al2O3 81

6.4.2 Li3N及其电介质 85

6.4.3 含氧盐 87

6.4.4 高分子络合物 89

6.5 Na+传导体 92

6.5.1 β-氧化铝 92

6.5.2 β-氧化铝中的高价阳离子置换体 97

6.5.3 NASICON(Na+超离子传导体)系含氧酸盐 99

6.6 H+传导体 101

6.6.1 离子交换膜 101

6.6.2 酸的水合物结晶 102

6.6.3 β-氧化铝置换体 103

6.6.4 钙钛矿型氧化物 103

第7章 混合传导体 111

7.1 氧化物离子混合传导体 111

7.1.1 CeO2基固溶体 111

7.1.2 钙钛矿型氧化物 114

7.2 Cu+及Ag+的混合传导体 118

7.2.1 卤化物(CuI) 118

7.2.2 硫族化合物 119

7.2.3 复合硫族化合物 122

7.3 碱金属离子混合导体 123

7.3.1 金属化合物(合金) 123

7.3.2 氧化物(WO3青铜矿结构) 125

7.3.3 硫族层间化合物 127

7.3.4 石墨系化合物以及聚乙炔类络合物 130

7.4 H+混合导体 131

7.4.1 金属氢化物 131

7.4.2 ReO3、WO3等氧化物 132

第三部分 应用 138

第8章 应用于固体电池物理化学(性能)的测定 138

8.1 固体电池的电动势公式 138

8.1.1 流动方式求出法 138

8.1.2 等价回路求出法 140

8.2 电动势测定在热力学中的应用 141

8.2.1 简单化合物生成自由能的测定 141

8.2.2 复合氧化物生成自由能的测定 145

8.2.3 氧分压的测定 145

8.2.4 合金成分活度的测定 146

8.2.5 库仑滴定 146

8.3.1 气-固相界面反应速度的测定 148

8.3 在固相反应动力学测定中的应用 148

8.3.2 扩散测定 149

第9章 电池 153

9.1 以往电池的使用例 153

9.2 Na/S电池 155

9.3 固体电池—Cu、Ag系 157

9.4 固体电池——Li系 160

9.5 薄膜电池 164

9.6 燃料电池及电极催化剂 168

9.6.1 燃料电池 168

9.6.2 电极催化剂 175

第10章 传感器 182

10.1 氧敏感元件 182

10.1.1 气氛中氧含量测定用氧敏感元件 183

10.1.2 炼铁、炼钢用氧敏感元件 184

10.1.3 汽车用氧敏感元件(λ-敏感元件) 185

10.2 可燃气及酒精敏感元件 187

10.2.1 CO敏感元件 188

10.2.2 酒精敏感元件 190

10.2.3 氢敏感元件 191

10.3 湿敏元件 192

10.4 离子敏感元件 192

10.5 其它敏感元件 195

第11章 电化学元器件 197

11.1 电色表示(ECD)元件 197

11.2 双电层电容器和电位记忆元件 200

11.3 氧泵 203

11.4 气体电解和制氢 204

11.5 温差发电 206

第12章 光器件和光刻技术 209

12.1 光致分解再生型二次电池 209

12.2 光致离子侵入型化合物的应用 211

12.3 离子导体在微刻技术中的应用 214

第13章 固体离子学的发展—迈向新型元器件之路 218