镧锶钴铁氧磁体的惊人性能

镧锶钴铁氧体（LSCF），也称为镧锶钴铁氧体，是由铁氧体族钴酸镧衍生的特定陶瓷氧化物。它是一种含有氧化镧(III)、氧化锶、氧化钴和氧化铁的相，分子式为LaxSr1-xCoyFe1-yO3，其中0.1≤x≤0.4，0.2≤y≤0.8。它是黑色的，并以扭曲的六方钙钛矿结构结晶。LSCF根据组成在不同温度下发生相变。该材料是一种混合离子电子导体，具有较高的电子电导率（200+S/cm）和良好的离子电导率（0.2S/cm）。

它通常是非化学计量的并且可以在高温下在低氧分压下或在还原剂如碳的存在下进一步还原。镧锶钴铁氧体正在被研究作为中温固体氧化物燃料电池阴极材料，并可能作为直接碳燃料电池阳极。镧锶钴铁氧体也被研究作为一种用于从空气中分离氧气的膜材料，用于例如清洁燃烧的发电厂。

镧锶钴铁是一种钙钛矿复合氧化物，具有独特的晶体结构，尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能，被应用或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域，成为化学、物理和材料等领域的研究热点。

基本性能

外观：黑色粉末

PSD(D50)：25~35μm（可调整）

晶相结构：钙钛矿相

钙钛矿氧化物燃料电池sofc有以下优点:

(1)全固态结构,不存在液态电解质所带来的腐蚀和电解液流失等问题;

(2)无须使用贵金属电极,电池成本大大降低;

(3)燃料适用范围广;

(4)燃料可以在电池内部重整。通过电极材料中的掺杂来提高活性,优化碱锰电池的充放电性能。

用含锰的钙钛矿氧化物作为碱性溶液中的阴极材料,获得了好的结果。因为元素锰的d电子结构在锰的三价和四价两种氧化物之间快速传递,表现出很高的电子导电性及良好的电极可充性。通过掺杂pb、co、ba、ca、sr等元素的复合钙钛矿结构,获得掺杂后的改性电极材料,pb的掺入会对mn—o的成键状态和mno2晶格内的结晶水产生影响,使mn2p3.2能级产生化学位移,结合能增大。

n—o离子性增加,共价性减小。经过对改性电极的充放电机理实验,纳米掺杂后电池的放电容量提高40%以上。la1-xsrxfe1-ycoyo3作为一种混合导体材料,具有优良的电子导电性能和离子导电性能,与la0.9sr0.1ca0.8mg0.2o3、ce0.9gd0.1o1.95等新一代中温固体氧化物电解质有很好的相容性。因此,la1-xsrxfe1-ycoyo3体系材料是一种很有发展前景的中温sofc阴极材料。mather等用硝酸盐与尿素熔融燃烧法制备了金属阳极陶瓷材料ni srce0.9yb0.1o3-δ,实验结果表明co的加入可降低烧结温度,可获得高的阳极孔隙率有利于阳极和电解质的吸附,经分析阳极上的亚微孔结构微粒由镍和钙钛矿粒子组成。

而现有钙钛矿型复合氧化物的离子电导率低,高温下呈现电子或氧离子导电性。在燃料电池应用研究中,高温下器件可稳定运行,但器件的效率或功率较低。以钙钛矿型复合氧化物为电解质时,须在大于700℃的高温下使用。因此,离子导电性高、温度使用范围宽的固体电解质及电极材料研究是今后的主要目标。现有的基质材料mnceo3因稳定性和机械强度的问题,实现实用化仍存在一定难度;基质材料mnzro3虽具有较高的稳定性和机械强度,但材料离子电导率低,其燃料电池的功率很难满足要求。

钙钛矿结构中a或b位被其它金属离子取代或部分取代后可合成独特结构和性能的复合氧化物,从而形成阴离子缺陷或不同价态的b位离子,这种特殊结构的功能材料已发现具有上述气敏、巨磁电阻、电导性和催化活性等特性,涉及到电子、机械、化工、航天、通讯和家电等众多领域。比如,利用其独特的酒敏特性和较强的氧敏特性,可用作酒敏传感器和氧传感器等的电极材料,制成的气敏元件灵敏度高、抗干扰性强、响应速度快,具有相当好的电阻值稳定性以及与之相关的测量准确性;作为氧传感器的电极材料,可用于监控汽车尾气的排放和检测冶炼中的氧含量。优化两类钙钛矿材料的结合系数和应变条件,可制成舰艇用性能优良的声纳传感器;在催化领域,实验室规模的烟道气so2还原催化剂已有报道,作为光降解催化剂和汽车尾气催化剂正在大力研究开发。

纳米材料、信息技术和生物技术是21世纪社会经济发展的三个支柱,钙钛矿型复合氧化物作为纳米研究领域中一类重要功能材料具有广阔的应用前景,进一步研究其合成、结构和特殊用途对化工、机械等工业乃至国防具有实际意义。