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本文首先对高温超导材料YBa2Cu3O7-x（YBCO）发现以来取得的研究进展进行了回顾，对超导材料的应用现状作了扼要的介绍。重点介绍了YBCO的氧特性，利用这种氧内外扩散特性，本文把YBCO的应用研究扩展到非超导领域——空分和气体纯化以及混合导体透氧膜的研究。 YBCO氧含量的变化是我们应用的基础，因此氧含量的重要性贯穿全文。文章对YBCO的结构、超导电性与氧含量的关系以及正常态性质与氧含量的关系作了描述，特别对高温下的电阻率随气氛变化的情况进行了实验研究。当温度不变时，从氧气氛切换到氮气氛，由于氧分压的突然降低，YBCO样品中的氧迅速失去从而导致电阻率的迅速增加；当重新切换到氧气氛时，氧分压的突然增加使外界的氧急剧向材料内部扩散，氧含量急剧增加导致电阻率又急剧下降。因此，YBCO的电阻率随氧含量的增加而减小。 在空分和气体纯化应用中，YBCO分子筛制备非常重要。本文优化了利用固相反应法制备YBCO分子筛的方法。利用热重法和静态氧吸附装置研究了在不同温度和不同氧分压环境下，样品的氧含量的变化。在空气气氛中，YBCO的氧的解吸在大约400℃开始变得明显。当温度升到800℃时样品的质量损失达到它开始时质量的1.2％；但当温度再降低到400℃时失去的氧又能完全被吸回进入样品。质量的变化呈现出非常好的重复性。这表明在达到动态平衡时样品的氧含量随温度的增加而减少。氧的静态吸附实验结果表明，在维持温度不变时，饱和吸附量随氧分压增加而增加，在大约20kPa以下，随氧分压的增加饱和吸附量迅速增加，大于这个氧分压后饱和吸附量随氧分压增加的速度逐渐放缓。这些实验结果就证实了YBCO分子筛具有空分和纯化功能。研究了萘添加剂对分子筛的氧吸附性能的影响。实验结果证实通过添加萘可以提高YBCO分子筛的氧呼吸能力，但添加的比例在5％～10％之间为宜。 设计制备了小规模的实验装置，进行了空分和气体纯化实验。实验结果表明，只要干燥的空气流速不大于2.5升／分钟，空分的起始温度低于550℃，1kg分子筛一次循环可以产生17升高纯氮气。提纯起始温度在550—450℃之间，可以立即得到高纯氮气，与原料气的氧含量无关。原料气的氧含量决定高纯氮的产量。总重量40kg的分子筛的中试实验在一次循环中可以生产标准气压下15m3的高纯氮气（含氧≤1ppm），每小时可郑州大学博「论义摘要以生产3m3以上。实验证明，YBco分子筛的吸附量比较大，而且在s000C吸附速度很快。这就使YBCO成为有潜力的除氧剂材料。 用热重法研究了铜系元素替代Y和双层钙钦矿结构材料BaRE（cuD.5Fe05）2氏+。的氧的含量与温度和氧分压的关系。实验结果表明它们都没有YBCO氧含量的变化范围大、吸放氧速度快，作为除氧分子筛材料性能不如YBCO。 文中介绍了膜分离材料的历史、发展研究现状，尤其是综述了无机膜（混合导体透氧膜）分离材料及分离性能、透氧机理、理论公式、发展研究现状，并对混合导体透氧膜的国内外最新的进展进行了总结。较全面地论述了膜的制备过程和应用情况。为YBCO透氧膜的研究奠定了基础。 文中讨论了YBCO氧扩散的机理，用在线电阻测量法、不同升温速率的热重法研究了氧在YBCO中的扩散，测量了YBCO氧脱附活化能，并从氧分布模型对激活能的变化加以解释。氧的外扩散与氧含量无关，而氧的内扩散与氧含量密切相关。在500oC以下，氧外扩散的表面势垒1.7eV;在YBCO的x=0时氧内扩散的激活能是1.30 eV，YBCO在起始缺失氧0.38时的氧内扩散的激活能是0.seV。从SO0oC到650oC温度范围内，氧脱附活化能随温度升高明显增加，从184KJ/mol（1 .91ev）增加到29ou/m 01（3.olev）。然而，在6500C一s000C范围内，活化能变化不大，在29ou/m 01（3.olev）和 315u/m 01（3.27eV）之间变化，fL乎保持一常量。 用暂态热重法研究了YBCO的透氧性能。在各种温度下保持恒温，研究不同气氛切换前后样品重量随时间变化的情况。在从一02一N:交变气流中，YBco材料的吸氧、脱氧过程是可逆的，并且氧吸附过程比氧脱附过程快得多。 研究了各种厚度的YBCO透氧膜在不同温度下的透氧率。膜的高氧分压侧分别是空气和氧气，而低氧分压侧是高纯氦气。研究表明，与空气气氛相比，高氧分压侧是氧气时的透氧率并不明显增大。膜的厚度越薄，透氧率就越大，1厚的膜在900oC时的透氧率为3.36xl0一7mol/cmz.s，在相同的温度下，厚为2.23mm的膜透氧率是1.51xl0一7mol/cmZ·s。在800oc和900oc时的渗透量与厚度倒数的关系不是线性关系，因此，我们认为，在YBCO透氧膜过程中，表面反应是控制渗透的速率的主要因素。 简单探讨了YBCO的稳定性问题。在日常环境下放置YBCO，其结构将会发生变化，有杂相出现。 提出了元素替代需要遵从一些内在规律，对YBCO的元素掺杂和替代的研究作了II郑州大学博l论文摘要回顾总结。YBCO中的每个组分都可以有多种元素替代。主要探讨了替代的溶限、替代对结构的影响，替代的晶格点位和成相情况《着重研究了Ca替代Y后形成的Yl一xCaxBaZCu3O7一。材料的透氧性能。ca代替Y的溶限可能就是在0.3以下，ca替代Y有利于透?