《質子導體氧化物中質子缺陷結構的固體核磁共振研究》是依託哈爾濱工業大學，由霍華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：質子導體氧化物中質子缺陷結構的固體核磁共振研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：霍華
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
質子導體氧化物是中溫固體氧化物燃料電池中固體電解質的熱門備選材料之一；其結構中的質子缺陷是影響這類材料巨觀導電性能的關鍵。目前，尚缺少能夠準確測定質子缺陷局域結構的表征方法。本項目提出以17O-1H雙共振為核心的新固體核磁共振方法，用17O四極作用為結構探針直接觀測質子缺陷結構，進而研究其形成過程和質子傳導機理。針對複雜質子導體氧化物中多羥基、多氫鍵、多質子運動的特點，我們提出在17O同位素標記方面使用分步選擇性富集方法，在波譜學方面採取基於直接偶極作用的選擇性觀測方法，以實現對同一體系中多種缺陷結構的高分辨解析。同時，將波譜學解析獲得的信息與材料的質子導電性能測試結果相結合，進行結構-性能關聯，從而揭示摻雜陽離子的種類、位置及比例對缺陷結構和材料整體性能的影響規律，為解決與質子缺陷相關的科學問題提供理論依據，為合理地設計製備新型質子導體氧化物材料提供新的研究思路。
結題摘要
本項目以質子導體氧化物為主要研究對象，針對缺少能夠準確測定質子缺陷局域結構的表征方法的問題，創新性設計了特殊的質子化裝置，實現了對缺陷位點的選擇性17O同位素標記。在此基礎上綜合運用1H、17O和17O-1H交叉極化等固體核磁共振方法，確定了燒綠石型La2Zr2O7質子導體氧化物的缺陷位點種類、分布及質子化過程中的多步質子傳輸機理。同時建立了質子導體氧化物材料質子傳導性能的快速評估方法。此外，運用多核、多場、變溫核磁共振方法研究了鈣鈦礦型La-SrTiO3氧離子導體的電子/離子傳導機制、石榴石型Li7La3Zr2O12 (LLZO)鋰離子導體等多個體系中的結構及離子傳導機理。以核磁共振提供的結構信息為指導，開展多種結構類型的高性能離子導體材料的合成製備與性能測試，建立了結構-性能關聯,為高性能離子導體材料的製備提供了理論指導。
