MoO3摻雜對NDC-LSGM及其復(fù)合體系結(jié)構(gòu)和電性能的影響.pdf

1、摻雜的CeO2基多晶電解質(zhì)材料在中低溫情況下比YSZ離子電導(dǎo)率高，是中低溫固體電解質(zhì)備選材料之一。但是CeO2基電解質(zhì)需要經(jīng)過較高溫度燒結(jié)才能有理想的致密度，在高溫或還原氣氛中，Ce4+易被還原為Ce3+，出現(xiàn)電子電導(dǎo)。因此，CeO2基電解質(zhì)材料的應(yīng)用受到很大限制。提高材料的燒結(jié)致密度是優(yōu)化CeO2基電解質(zhì)材料結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能的重要手段，減小起始顆粒的晶粒尺寸和添加燒結(jié)助劑Fe2O3、ZnO、CoO、CuO、MoO3等手段明顯提高了樣品的

2、致密度，從而提高樣品的電導(dǎo)率。SrO和MgO摻雜的LaGaO3（LSGM）的離子導(dǎo)電率較高，且離子遷移幾乎與氧分壓無關(guān)，由于其復(fù)雜的陽離子，很難在低于1500℃的溫度下獲得純相的LSGM。在LSGM中加入過度金屬氧化物如Mn2O5、CuO、V2O5、ZnO、CoO及Fe2O3可提高樣品的致密度、相純度及電導(dǎo)率。CeO2與LaGaO3電解質(zhì)復(fù)合可克服CeO2基材料的電子電導(dǎo)及LaGaO3基材料穩(wěn)定性較差的缺點，且立方螢石結(jié)構(gòu)的CeO2與L

3、aGaO3基鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的兩相界面間晶格失配，可產(chǎn)生包括位錯在內(nèi)的很多微結(jié)構(gòu)缺陷，致使氧空位遷移率在缺陷濃度較高的地方高于理想晶格，因此復(fù)合體系的離子電導(dǎo)率高于單相電解質(zhì)。
　　在CeO2基電解質(zhì)中加入MoO3已被證實具有助燒結(jié)的作用。將少量MoO3添加于LSGM及CeO2基-LaGaO3基復(fù)合電解質(zhì)是否有具有助燒結(jié)的作用還少見報道。因此，本文以LSGM/NDC及其復(fù)合物為研究體系，在三種電解質(zhì)中添加燒結(jié)助劑，結(jié)果表明：
　　

4、（1）用溶膠-凝膠法制備的添加0-2.5at.%MoO3的LSGM樣品，通過少量MoO3的添加，樣品的相純度增加；添加2at.%MoO3的LSGM樣品的燒結(jié)溫度比未摻雜的LSGM樣品降低約100℃；分析了LSGM樣品的燒結(jié)致密化機理、樣品的電性能與組成與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，2at.%MoO3的LSGM樣品有最高的相純度、致密度和電導(dǎo)率。MoO3是LSGM電解質(zhì)理想的燒結(jié)助劑，MoO3的最佳摻雜量為2at.%。
　?。?）在NDC、LSGM

5、及其復(fù)合體系中分別添加少量的MoO3，通過對樣品XRD譜圖和掃描電鏡圖分析，添加MoO3有助于樣品致密度的提高，并且促進樣品顆粒的長大，MoO3都有助燒結(jié)的作用，摻雜MoO3的電解質(zhì)材料的晶粒、晶界和總的電導(dǎo)率都比未摻雜MoO3的電解質(zhì)材料有明顯提高。在450℃，NDC-LSGM、NDC-LSGM-Mo樣品的晶界電導(dǎo)率分別為4.28×10-3和4.92×10-3 S·cm-1，比 NDC（1.96×10-3 S·cm-1）提高了1.18