混合导体透氧膜是一类同时具有氧离子导电性能与电子导电性能的致密陶瓷膜,将混合导体透氧膜与甲烷部分氧化过程相结合,可以利用透氧膜的选择渗透性直接以空气作为氧源为甲烷部分氧化动态提供所需的氧,从而大大简化操作过程,并显著地减少能耗,降低成本。 本文以SrFeO3-δ为基体,通过Cu的掺杂,制备了SrFe1-xCuxO3-δ系列混合导体透氧材料,并对材料进行了TG,XRD,SEM和TPR分析,考察了Cu掺杂量对材料结构和透氧性能的影响。结果表明:Cu的掺杂有利于稳定SrFeO3-δ的钙钛矿构型,有利于增大晶体内部的氧空位浓度,可显著提高材料的透氧量。SrFe1-xCuxO3-δ系列材料中,SrFe0.7Cu0.3O3-δ具有较好的晶相结构和透氧性能。 通过固相反应法、共沉淀法和柠檬酸溶胶凝胶法分别合成了透氧膜粉体,考察了制备方法对膜材料结构和透氧性能的影响。结果表明：三种方法都可以制得纯相钙钛矿结构的复合氧化物,但柠檬酸溶胶凝胶法合成的粉体具有最好的钙钛矿晶相结构。三种制备方法制得的材料透氧量大小顺序为：柠檬酸溶胶凝胶法>共沉淀法>固相反应法。在选用柠檬酸溶胶凝胶法合成粉体后,对粉体合成过程中的主要影响因素进行研究,分析结果表明：当溶液的pH值控制在4左右,脱水温度80℃,柠檬酸：总金属离子：乙二醇=1:2:3时,可制得均匀稳定的溶胶和性能稳定的凝胶及前躯体。前躯体在900℃下焙烧5小时,能够获得单一稳定结构且结晶程度高的钙钛矿结构粉体。 对SrFe1-xCuxO3-δ系列透氧膜材料的透氧机理和性能进行了研究,结果显示,SrFe0.7Cu0.3O3-δ透氧膜材料膜片显示了较高的透氧量,在900℃时SrFe0.7Cu0.3O3-δ膜片的透氧量达到0.92mL·min-1·cm-2,但膜片稳定性还需要进一步的提高。