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钙钛矿结构氧化物由于具有离子-电子混合电导特性,使其在氧传感器、氧气分离膜和固体氧化物燃料电池等领域得到了广泛的应用。一直以来,透氧性能和稳定性是制约陶瓷透氧膜实际工业应用的关键因素。目前提高透氧膜透氧性能的手段主要有表面修饰和降低膜厚等,而发展无Co材料可改善其稳定性。此外,透氧膜反应器能否长时间正常运行与封接材料的可靠性也密切相关,因此发展陶瓷透氧膜密封技术也意义非凡。本论文首先以Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-w材料为研究对象,通过表面负载Co304纳米颗粒催化剂来探索其对透氧性能的影响。其次,发展了无Co透氧膜材料BaFeO3-δ,通过B位部分掺杂Prn+使其在低温下保持立方相结构。最后,研制了一种适用于透氧膜反应器封接的陶瓷玻璃密封剂。本论文第二章在Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ陶瓷透氧膜表面通过涂覆技术负载了一层Co3O4纳米颗粒催化剂。XRD测试结果表明,Co3O4为单一的尖晶石结构。SEM照片显示样品经500 ℃热处理后,Co3O4颗粒大小约为100nm且修饰层厚度约为20 μm。透氧率测试结果表明表面负载Co3O4纳米颗粒催化剂显著提升了Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.203-5透氧膜的透氧性能。当测试温度为600℃时,表面修饰前后透氧膜的透氧率分别为0.1080和0.4302 ml·cm-2·min-1,此外,在600～800 ℃范围内,透氧膜的表观活化能从修饰前的91.42 kJ·mol-1降低至50.71 kJ·mol-1。本论文第三章通过固相法合成了 BaFe1-yPryO3-δ粉体。XRD测试结果表明,BaFeO3-δ和BaFe0.975Pr0.025O3-δ在室温下分别为六方相和三斜相,其余粉体为立方相,证明掺杂Prn+有利于材料的在低温下保持立方相。烧结体试样的电导率和透氧率都随着掺杂量的增加而增加,当掺杂量y=0.1时,两者可分别达到6.5 S·cm-1和1.112 ml·cm-2·min-1。BaFe0.975Pr0.025O3-δ的高温XRD测试结果表明粉体随着温度升高由三斜相逐渐向立方相转变,到700 ℃时完全转变为立方相,这使得该材料在此温度附近的透氧率突然增加。本论文第四章研制了一种适用于透氧膜器件封接的陶瓷玻璃密封剂。陶瓷粉和玻璃粉按不同比例球磨得到总体粒度约为1μm的复合粉体,通过与有机载体混合后制得陶瓷玻璃密封胶。XRD测试结果表明封接材料经高温处理后有相结构的转变,但陶瓷/玻璃质量比为6:4的封接材料相对比较稳定。在200～800℃范围内该种封接材料的热膨胀系数为9.54×10-6 K-1,从400 ℃升高到800 ℃,电阻率从1.13×106 Ω·cm降低到6.85×105 Ω·cm。透氧膜器件的气体泄漏率在600和800 ℃的测试温度下分别为0.0165和0.0075 ml·cm-2·min-1。