混合离子-电子导体（MIECs）陶瓷透氧膜在涉氧相关的生产过程中,具有操作简单、效率高、能耗少等优点。目前,对于无机致密MIEC透氧膜材料的研究主要集中于具有较高透氧率的ABO₃型钙钛矿结构复合氧化物。而其中以具有较高透氧率的Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O_3-δ为代表的钙钛矿透氧膜材料的结构稳定性较差,且易与空气中二氧化碳反应造成分解。近些年来,具有K₂NiF₄结构的MIECs材料因具有较高的电化学性能、热稳定性以及氧化、还原催化活性等,在氧分离膜和固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极材料领域已受到关注。由于该类透氧膜材料的透氧率较钙钛矿材料偏低,因此提高该类膜材料的透氧性能是目前研究的重点。目前,对Ln₂NiO_4+d（Ln=La,Nd,Pr）材料在氧分离方面的研究报道多集中于(Pr_0.9La_0.1)₂(Ni_0.74Cu_0.21Ga_0.05)O_4+d等材料,需探索新型材料并改进材料透氧性能。而对Ln₂NiO_4+d材料进行元素掺杂和表面修饰的持续改良是提高其透氧率的主要方向。本论文首先选择阴极材料Pr_1.3Sr_0.7Ni_0.7Cu_0.3O_4+δ（PSNC）为基体,研究B位掺杂Fe³⁺对其性能的影响。其次再以La₂Ni_0.8Cu_0.2O_4+δ为研究对象,通过表面修饰稀土金属氧化物PrO_x和Pr_1.3Sr_0.7Ni_0.7Cu_0.3O_4+δ材料,探索其对透氧性能的影响。最后以La₂Ni_0.8Cu_0.2O_4+δ为基体,研究掺杂高价Zr⁴⁺对材料性能的影响。论文第三章通过甘氨酸-硝酸盐法（GNP）合成出Pr_1.3Sr_0.7Ni_0.7-xCu_0.3Fe_xO_4+δ（x=0,0.025,0.05,0.1）（PSNCF）前驱体粉,经1000℃煅烧5 h后得到具有四方相的PSNCF粉体。PSNC在300⁹50℃间的总电导率均在200 Scm^-1以上,且随Fe掺杂含量的增加有所下降;其中,Pr_1.3Sr_0.7Ni_0.65Cu_0.3Fe_0.05O_4+δ样品的氧离子电导率在950℃时最大达到0.194 Scm^-1。另外,随Fe掺杂量增加,PSNCF材料的透氧率有所增大,950℃下,Fe掺杂量为0.05时（厚1 mm,40%O₂-60%N₂）,透氧率达0.034 mLcm^-2min^-1,为未掺杂样品的3倍。论文第四章通过浸渍涂覆的方法在La₂Ni_0.8Cu_0.2O_4+δ陶瓷透氧膜片表面修饰了PrOx氧化物和PSNC。XRD、SEM、EDS等表征和透氧性能测试结果表明,经1000℃热处理2h后样品表面为具有立方相结构的Pr₄O₇氧化物和四方相的PSNC复合物;其中Pr₄O₇催化层为均匀的片状多孔结构,厚度为5¹0μm,而PSNC则是以纳米颗粒聚集体的方式粘附在膜表面的凹凸处,且粘附面积<50%;表面修饰Pr₄O₇催化剂显著提升了LNC在850⁹00℃的透氧率,在850℃时,其透氧率(0.26mLcm^-2min^-1)为未修饰LNC膜(0.058 mLcm^-2min^-1)的3.5倍;修饰PSNC催化剂的LNC在测试温度内的透氧率均有提高,最大达0.27 mLcm^-2min^-1（1000℃）。在850⁹00℃范围内,修饰Pr₄O₇和PSNC的LNC透氧膜表观活化能分别降低了53%和64%。论文第五章通过固相法制备了Zr掺杂La₂NiO_4+d基混合导体透氧膜材料La₂Ni_0.8-xCu_0.2Zr_xO_4+δ（x=0,0.025,0.05,0.1）。通过XRD、SEM、电导率和透氧测试等手段考察了Zr掺杂对材料结构、组织和性能等的影响。结果表明,Zr元素的引入有利于材料向四方相的转化,且主要物相均为四方相结构,而在Zr掺杂量>0.025时,烧结体样品中出现La₂NiZrO₆杂质;样品表面晶粒尺寸随Zr掺杂增加有所减小;试样的总电导率在60¹15 Scm^-1范围内,且随Zr掺杂量增加有所降低;而少量Zr掺杂提高了LNC材料的透氧率,透氧活化能稍有下降,当掺杂量x为0.025时,La₂Ni_0.775Cu_0.2Zr_0.025O_4+d的透氧率最大,为0.262 mLcm^-2min^-1（1000℃,0.8mm厚）,为LNC的1.45倍。