PDF《！＂钙钛矿氧化物的》

! 钙钛矿氧化物的 固相反应合成和电学性能 向军!) ) # 王晓晖!) !) (江苏科技大学数理学院, 镇江 ! $$%) ) (江苏大学材料科学与工程学院, 镇江 ! $!%) ( $$&

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日收到修改稿) 用固相反应法制备了 0%1 ! 钙钛矿氧化物陶瓷2通过 345, )67 和交流复阻抗谱以及氧浓差电池方法 研究了样品的物相结构、 微观形貌、 电学性能及输运机理2结果表明, 在!(8$9烧结时, 可以制备出单相的具有四方 钙钛矿结构的氧化物 0%1 !;

!(8$9烧结 !( : 时的 0%1 !样品具有最高的相对密度和电导率, 其值 分别为 ,(+&

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和 )>

?* (,$$9) , 比未掺杂的 )*.

/0% 的电导率大 @ 个数量级左右, 高温区电导活化能 (! A (&

$9) 小于低温区电导活化能 (! B (&

$9) ;

0%1 ! 在空气气氛中是一个氧离子和电子空穴的混合导体, 氧 离子迁移数在 $+&

左右, 并随温度升高逐渐增加, 氧离子电导活化能 ($+,8 CD) 大于空穴电导活化能 ($+'

@ CD) , ,$$9时氧离子电导率为 ,+(8 <

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?*2 关键词:)*./0% ,氧离子导电性,混合导体,活化能 E,'

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! $H # 通讯联系人2 61*IJ/: KLMN,%O PJMI2 ?Q* !+ 引言钙钛矿型导电材料作为电解质或电极在固体氧 化物固体燃料电池 ()0GR) 、 氧传感器和氧分离器件 等高温电化学装置中有着广泛的应用 [!―8] , 一直是 国际上材料科学领域的一个研究热点2 目前研究较 多的导电材料主要集中在两种晶体结构类型上, 一 种是萤石结构氧化物, 如S-0 , RC0 等[8―'

] ;

另外一 种就是钙钛矿结构氧化物 [,― %]

2 目前在钙钛矿体系 中, 电性能最好的是掺杂的 HITI0% 基氧化物, 其离 子电导率是萤石结构的 U)S 的%―@ 倍[!$―! ]

2 然而, 由于镓的价格高, 机械性能差等缺点也限制了它们 在)0GR 中的深入应用2 相对而言, 铝酸盐具有价 廉、 热膨胀适中、 稳定性较高等优点, 但不足之处就 是电导率偏低2于是近年来人们在对 HITI0% 基固体 电解质进行深入研究和开发的同时, 也对铝酸盐基 钙钛矿氧化物进行了广泛的掺杂改性研究 [!%― ] , 以 提高其电导性能2 VPLKJ [ $] 和UI*I*L-I [ !] 等分别用碱 土或过渡族金属对 )*./0% 的 , # 位进行了掺杂, 研究发现, 由该体系能够获得性能良好的氧离子导 电材料, 其最大电导率能达到 U)S 的水平2 在前期 研究工作的基础上 [ , %] , 本文采用碱土金属 )- 对 位)* 进行部分取代, 以期望能够改善基质的电导 性能, 提高其电导率2使用 345, )

67、 交流复阻抗谱 技术和氧浓差电池方法对合成样品的结构、 微观形 貌、 烧结性能以及电学性能进行了表征, 研究了制备 条件对材料的结构和性能的影响规律, 并探讨了样 品的电输运行为和氧离子导电特性2 + 实验0%1 ! 钙钛矿氧化物陶瓷采用固相反 应法制备2 用纯度为 ,,

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的)-R0% , ,,

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的./ 0% 和,,

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的)* 0% 作原料, 按化学计量比称 量的混合粉末原料经过两次球磨 (球料比约 %W!, 转速! $ ->

*JM, 球磨时间 @ :) 和中间的一次预烧 (! $$9, ( :) 处理后, 在'

$ XY 压力下压制成直径为 第8&

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