摻雜鋯鈰酸鹽質子導體的制備與性能研究.pdf

1、采用高溫固相法制備了摻雜鋯鈰酸鹽鈣鈦礦型質子導體。對BaCe0.5-xZr0.5-xYb2xO3-x(BCZY)、SrCe0.5-xZr0.5-xYb2xO3-x(SCZY)及SrCe0.5-xZr0.5-xDy2xO3-x(SCZD)(2x=0.1，0.15，0.2，0.25)進行了研究。通過DSC-TG(或DTA—TG)分析確定粉料的預合成溫度為1200℃。通過XRD分析了各組試樣的晶體結構，結果表明摻雜物在其中的固溶度＜0.25，

2、此時，BCZY和SCZY形成典型的鈣鈦礦結構，并且能夠保持測試前后晶體結構的穩(wěn)定性，而SCZD難以得到純相固溶體。采用排水法測定了試樣的體積密度，相對密度均達到95％以上。采用直流四端電子法測試了材料的電導率，研究表明同一體系的電導率隨測試溫度的升高而增大，當摻雜量≤0.2時，隨摻雜量的增大而增大，當摻雜量＞0.2時，反而下降；且當摻雜量相同時，在相同溫度下，電導率的大小關系是：BCZY＜SCZD＜SCZY。濕氫氣氣氛下，在950℃時，

3、當摻雜量2x=0.2時，BCZY，SCZY，SCZD的電導率分別為3.6×10-3S/cm，4.4×10-2S/cm，1.6×10-2S/cm。在氫氣氣氛下(無論是濕氫氣還是干氫氣)電導率明顯高于在空氣中的電導率。并且，在濕氫氣和干氫氣的氣氛下，電導率的差別并不是十分明顯，濕氫氣中的電導率略大于干氫氣中的電導率，因此可以說氫氣氣氛下水蒸氣的引入對電導率的提高雖有一定的促進作用，但影響并不大。 對SCZY體系中的Sr(CeyZr1

4、-y)0.8Yb0.202.9(y=0.2，0.4，0.6，0.8)進行了研究，結果表明隨著Ce/Zr的增大電導率逐漸增大。對于SCZD體系，選擇摻雜量分別為2x=0.15，0.2，改變Ce/Zr，研究表明當2x=0.15時，電導率隨著Ce/Zr的增大而增大；當2x=0.2時，低溫下，Ce/Zr對電導率的影響占主要地位，高溫時電導率逐漸接近。 通過穩(wěn)定性研究表明三個體系的穩(wěn)定性變化規(guī)律是：BCZY＞SCZY＞SCZD。并且同一體