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第一部分基础1

第1章 固体离子学1

第2章 能带理论和金属、半导体的电子传导8

2.1 金属8

2.2 半导体10

第5章 离子晶体的点缺陷16

3.1 原子空穴及晶格间填隙原子16

3.2 弗伦克尔(Frenkel)缺陷和肖特基(Schottky)缺陷17

3.3 不同种离子的添加与点缺陷19

3.4 离子晶体的电子电导和电子空穴21

3.5 非化学计量离子晶体22

3.6 不同种离子添加对非化学计量离子晶体的影响25

第4章 离子晶体中的扩散27

4.1 扩散理论27

4.1.1 扩散方程式27

4.1.2 扩散方程式的解28

4.1.3 扩散系数32

4.1.4 非稳定扩散和稳定扩散32

4.2 扩散的原子理论33

4.2.1 马尔科夫(Markov)过程33

4.2.2 扩散机制34

4.2.3 扩散系数的微观意义34

4.3 各种扩散系数36

4.3.1 自扩散系数和同位素扩散系数36

4.3.2 缺陷扩散系数37

4.3.3 化学扩散系数37

4.3.4 扩散系数的测定方法39

第5章 混合传导体的电传导41

5.1 导电率和输率的定义41

5.1.1 导电率41

5.2 荷电粒子的流动公式42

5.2.1 改进的费克(Fick)第一法则42

5.1.2 输率42

5.2.2 施加电场的荷电粒子流公式43

5.2.3 电化学势44

5.2.4 离子电流、电子电流公式44

5.3 导电率的测定45

5.3.1 全导电率的测定45

5.3.2 电子导电率的测定46

5.3.3 离子导电率的测定51

5.4 输率(迁移率)的测定方法53

5.4.1 图班特(Tubandt)法53

5.4.2 标示器法54

5.4.3 电动势法55

5.5 扩散系数、易动度、离子导电率的相互关系55

6.1 氧化物离子导体57

6.1.1 萤石型氧化物固溶体57

第6章 固体电解质57

第二部分材料57

6.1.2 Bi2O3基固体电解质66

6.2 氟化物离子导体68

6.2.1 萤石型氟化物68

6.2.2 稀土类氟化物70

6.3 Ag+及Cu+传导体70

6.3.1 卤化物(AgX及CuX)70

6.3.2 含AgX及CuX的无机复盐77

6.3.3 玻璃80

6.3.4 其它81

6.4 Li+传导体81

6.4.1 LiX及LiI-Al2O381

6.4.2 Li3N及其电介质85

6.4.3 含氧盐87

6.4.4 高分子络合物89

6.5 Na+传导体92

6.5.1 β-氧化铝92

6.5.2 β-氧化铝中的高价阳离子置换体97

6.5.3 NASICON(Na+超离子传导体)系含氧酸盐99

6.6 H+传导体101

6.6.1 离子交换膜101

6.6.2 酸的水合物结晶102

6.6.3 β-氧化铝置换体103

6.6.4 钙钛矿型氧化物103

第7章 混合传导体111

7.1 氧化物离子混合传导体111

7.1.1 CeO2基固溶体111

7.1.2 钙钛矿型氧化物114

7.2 Cu+及Ag+的混合传导体118

7.2.1 卤化物(CuI)118

7.2.2 硫族化合物119

7.2.3 复合硫族化合物122

7.3 碱金属离子混合导体123

7.3.1 金属化合物(合金)123

7.3.2 氧化物(WO3青铜矿结构)125

7.3.3 硫族层间化合物127

7.3.4 石墨系化合物以及聚乙炔类络合物130

7.4 H+混合导体131

7.4.1 金属氢化物131

7.4.2 ReO3、WO3等氧化物132

第三部分应用138

第8章 应用于固体电池物理化学(性能)的测定138

8.1 固体电池的电动势公式138

8.1.1 流动方式求出法138

8.1.2 等价回路求出法140

8.2 电动势测定在热力学中的应用141

8.2.1 简单化合物生成自由能的测定141

8.2.2 复合氧化物生成自由能的测定145

8.2.3 氧分压的测定145

8.2.4 合金成分活度的测定146

8.2.5 库仑滴定146

8.3.1 气-固相界面反应速度的测定148

8.3 在固相反应动力学测定中的应用148

8.3.2 扩散测定149

第9章 电池153

9.1 以往电池的使用例153

9.2 Na/S电池155

9.3 固体电池—Cu、Ag系157

9.4 固体电池——Li系160

9.5 薄膜电池164

9.6 燃料电池及电极催化剂168

9.6.1 燃料电池168

9.6.2 电极催化剂175

第10章 传感器182

10.1 氧敏感元件182

10.1.1 气氛中氧含量测定用氧敏感元件183

10.1.2 炼铁、炼钢用氧敏感元件184

10.1.3 汽车用氧敏感元件(λ-敏感元件)185

10.2 可燃气及酒精敏感元件187

10.2.1 CO敏感元件188

10.2.2 酒精敏感元件190

10.2.3 氢敏感元件191

10.3 湿敏元件192

10.4 离子敏感元件192

10.5 其它敏感元件195

第11章 电化学元器件197

11.1 电色表示(ECD)元件197

11.2 双电层电容器和电位记忆元件200

11.3 氧泵203

11.4 气体电解和制氢204

11.5 温差发电206

第12章 光器件和光刻技术209

12.1 光致分解再生型二次电池209

12.2 光致离子侵入型化合物的应用211

12.3 离子导体在微刻技术中的应用214

第13章 固体离子学的发展—迈向新型元器件之路218