Sm3+摻雜濃度對CeO2基離子導體的電學和光學性質影響的研究.pdf

1、作為第四代燃料電池的固體氧化物燃料電池（簡稱SOFC）的電解質材料，摻雜CeO2基電解質材料由于制備簡單、在中溫區(qū)(500-700℃)電導率比釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)高近一個數量級而受到廣泛的青睞。
　　本文以Sm3+摻雜CeO2基電解質(SDC)為主要研究對象，研究了Sm3+摻雜濃度對CeO2基離子導體的微結構、表面形貌、離子電導率和光致發(fā)光的影響。從體相導電的角度來說，Sm3+摻雜CeO2基電解質材料的載流子濃度、氧空位遷移焓和

2、缺陷締和焓均與摻雜濃度有關。同時，從晶界導電的角度來說，由于Sm3+摻雜CeO2基電解質材料一般是以多晶形式存在的，因此，摻雜濃度可能會改變晶界電導率在材料總電導率中所占的比例。本文采用甘氨酸-硝酸鹽法制備了不同摻雜濃度的Ce1-xSmxO2-x/2(x=0.1，0.15，和0.20)電解質材料，研究了摻雜濃度對氧離子導體的微觀結構、電學性能和光致發(fā)光性能的影響。XRD測試結果顯示，不同摻雜濃度樣品經1300℃燒結10小時后均為單相性好

3、的立方螢石結構，從XRD譜圖中未觀察到其它非立方螢石結構的衍射峰，樣品的晶胞參數隨摻雜濃度增加逐漸增大。SEM結果表明，1300℃燒結10小時后，Sm3+的摻雜濃度的變化不會顯著改變材料的平均晶粒尺寸的大小。交流阻抗測試表明，摻雜濃度為0.10時，材料具有最大的體相電導率，主要是由于降低了氧空位的遷移焓導致的;摻雜濃度為0.20時，材料具有最大的晶界電導率，主要是由于降低了晶界的空間電荷勢和增大了晶界的載流子濃度導致的;總電導率的變化就