现代冶金与材料过程工程丛书 ZrO2基固体电解质及其应用PDF电子书下载

第1章 晶体缺陷与电极反应动力学 1

1.1晶体的缺陷结构 1

1.1.1晶体缺陷的分类 1

1.1.2点缺陷的符号表示 6

1.1.3热缺陷的平衡浓度 6

1.1.4热缺陷的化学平衡 8

1.1.5固溶体中的点缺陷 9

1.1.6点缺陷与晶体扩散 13

1.1.7 ZrO2 （CaO）中的缺陷和电导 17

1.2固体电解质的迁移性质 19

1.3氧化物固体电解质的电子导电 22

1.4固体电解质电导率的影响因素 24

1.5电荷传递理论和多电子交换过程 25

1.5.1 Butler-Volmer方程 25

1.5.2多步骤电荷传递 27

1.6双电层理论 28

1.6.1 Helmholtz模型 28

1.6.2 Gouy-Chapman模型 29

1.6.3 Stern模型 31

1.6.4 Grahame模型 31

参考文献 32

第2章 固体电解质实验研究方法 33

2.1 X射线衍射 33

2.2扫描电子显微镜 34

2.3 X射线光电子能谱 35

2.4电化学方法 35

2.4.1电化学阻抗谱 35

2.4.2稳态极化曲线测量 36

2.4.3动态极化测量 38

2.4.4传统电化学方法在固体电化学中的应用 41

2.5电导率测量方法 41

2.5.1总电导率的测量——四电极极化法 41

2.5.2离子电导率的测量——交流阻抗法 42

2.5.3固体电解质电子导电性的实验测定原理 43

参考文献 47

第3章 ZrO2基固体电解质材料 48

3.1 ZrO2晶系转变及其稳定化 48

3.2二元系ZrO2基固体电解质 51

3.2.1 ZrO2-Y2O3固体电解质 51

3.2.2 ZrO2-CaO固体电解质 59

3.2.3 ZrO2-MgO固体电解质 62

3.2.4 ZrO2-Sc2O3固体电解质 64

3.2.5 ZrO2-CeO2二元体系 65

3.3三元系ZrO2基固体电解质 66

3.3.1 ZrO2-Y2O3-A12O3 66

3.3.2 ZrO2-y2O3-MOx（M=Ca、Mg、Sc或稀土金属） 67

3.3.3 ZrO2-Y2O3-MOx（M=Ce、Ti或In） 68

3.3.4 N掺杂的YSZ 69

参考文献 74

第4章 氧传感器及其应用 79

4.1第一类平衡电位型氧传感器的工作原理 79

4.2参比电极 81

4.3电极引线 83

4.4应用范围和测量误差 85

4.5在气体测氧中的应用 87

4.5.1在汽车尾气控制中的应用 87

4.5.2在热处理炉中的应用 89

4.5.3在锅炉中的应用 90

4.5.4在高炉中的应用 92

4.5.5在转炉中的应用 94

4.5.6在连铸中间包中的应用 94

4.6在熔融金属测氧中的应用 96

4.6.1在钢铁冶金中的应用 96

4.6.2在Pb和Pb-Bi熔体中的应用 100

4.7单晶ZrO2基氧传感器 103

4.8共晶复合材料ZrO2基氧传感器 106

4.9阻抗谱型氧传感器 109

参考文献 111

第5章 成分传感器及其应用 114

5.1定硫传感器及其在熔融金属中的应用 114

5.1.1硫化物的化学稳定性 114

5.1.2定硫传感器的设计 115

5.1.3定硫传感器的测量原理 116

5.1.4定硫传感器的研究概况 119

5.2定磷传感器及其在熔融金属中的应用 123

5.3定硅传感器及其在熔融金属中的应用 125

5.3.1以莫来石为固体电解质的硅传感器 126

5.3.2三相固体电解质硅传感器 129

5.3.3辅助电极型硅传感器 131

5.4定锰传感器及其在熔融金属中的应用 133

5.5定铬传感器及其在熔融金属中的应用 135

5.6 CO2、SO2和NOx气体传感器 135

参考文献 137

第6章 极限电流型氧传感器 142

6.1极限电流型氧传感器的分类及工作原理 142

6.1.1体扩散 143

6.1.2 Knudsen扩散 144

6.1.3致密扩散障碍层极限电流型氧传感器测氧理论方程 145

6.1.4 I-V表达式 146

6.2应用范围和测量误差 146

6.2.1泵电压 146

6.2.2氧分压范围 147

6.3应用实例 148

6.3.1电流型NOx传感器 148

6.3.2宽量程氧传感器 149

6.4致密扩散障碍层极限电流型氧传感器 150

参考文献 151

第7章 混合电位型气体传感器 153

7.1传感器结构 153

7.2传感机理 155

7.3 CO传感器 159

7.4 NOx传感器 165

7.5 NH3传感器 176

7.6 H2传感器 182

7.7碳氢化合物传感器 190

参考文献 197

第8章 利用氧泵控制熔融金属中的氧分压 202

8.1电解法脱氧 202

8.1.1薄板型氧泵 202

8.1.2圆柱型氧泵 208

8.2原电池法脱氧 210

参考文献 215