研究目的
研究热电子材料在二氧化碳环境中的电子发射，探究气体压力和CO2环境对几种热电子材料发射性能及寿命的影响，并比较它们的表现。
研究成果
研究表明，掺杂锆的氧化钆阴极在高达300毫巴的二氧化碳环境中能保持热电子发射性能而不发生退化，且维持显著电流水平。这表明其在二氧化碳还原工艺中具有潜在应用价值?？掌战嵊肭馄战嵋跫姆⑸洳钜?，以及铌/钛酸锶发射的快速衰减，凸显了材料特性和表面状态的重要性。该发现证明热电子发射可在高于传统压力的条件下实现，为能量转换和催化应用开辟了新途径。
研究不足
该研究在特定温度和压力条件下进行；外推至其他条件可能不成立。所用电场低于典型热电子系统，这可能影响发射特性。表面机制及超过20小时的长期稳定性尚未充分探究，需进一步研究以理解气体-阴极相互作用。
1：实验设计与方法选择：
研究测量了掺杂金属氧化物阴极（锆掺杂氧化钆和铌掺杂钛酸锶(111)）在二氧化碳、氦气和氩气环境中，温度为900-1300°C、压力从约10^-7毫巴至1巴范围内的热电子发射。采用修正的理查德森方程分析功函数和发射特性。
2：样品选择与数据来源：
阴极包括商用CeB6、锆掺杂氧化钆（在空气和氢气中烧结）以及铌掺杂钛酸锶(111)。所用气体为纯度99.999%的氦气、氩气和二氧化碳。
3：锆掺杂氧化钆（在空气和氢气中烧结）以及铌掺杂钛酸锶(111)。所用气体为纯度999%的氦气、氩气和二氧化碳。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括水平管式炉（Nabertherm）、真空泵（ALCATEL AG15和PFEIFFER TPH521PC）、铂-铂13%铑热电偶（R型）、PFEIFFER真空计（PKR-251）、氧化铝基座（ALSINT，纯度99.7%）、铂墨水和导线、KEITHLY 2611电源及测量仪、原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）和用于表面分析的X射线光电子能谱（XPS）。材料包括指定的掺杂氧化物和气体。
4：1）、氧化铝基座（ALSINT，纯度7%）、铂墨水和导线、KEITHLY 2611电源及测量仪、原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）和用于表面分析的X射线光电子能谱（XPS）。材料包括指定的掺杂氧化物和气体。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：系统抽至高真空，加热至目标温度，并以受控压力引入气体。使用KEITHLY测量仪通过四探针法测量发射电流。实验前后进行表面分析（AFM、SEM、XPS）。
5：数据分析方法：
采用修正的理查德森方程分析数据以确定功函数和指前因子。统计分析包括重复测量的误差估计。
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tube furnace
not specified
Nabertherm
Heating the experimental setup to high temperatures for thermionic emission measurements.
-
vacuum pump
AG15
ALCATEL
Achieving low vacuum levels in the experimental system.
-
vacuum pump
TPH521PC
PFEIFFER
Achieving high vacuum levels in the experimental system.
-
thermocouple
Type R
not specified
Measuring temperature inside the furnace tube.
-
vacuum gauge
PKR-251
PFEIFFER
Measuring pressure in the experimental system.
-
power supplier and meter
2611
KEITHLY
Applying voltage and measuring current using a 4-probe method.
-
Atomic-Force Microscope
not specified
not specified
Measuring surface potentials of cathodes.
-
Scanning Electron Microscope
not specified
not specified
Imaging cathode surfaces before and after experiments.
-
XPS
not specified
not specified
Analyzing surface composition and depth profiles of cathodes.
-
alumina base
not specified
ALSINT
Holding the thermionic cathodes in place during experiments.
-
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