氧化鈷對釤摻雜CeO2基固體電解質(zhì)電性能影響.pdf

1、EffecSThe摘要摘要摻雜Ce02固體電解質(zhì)在中溫下具有較高的離子電導(dǎo)率，是研究較多的固體氧化物電解質(zhì)材料之一。據(jù)報道，稀土金屬離子如Sm3、Nd3、Ga3的摻雜能有效提高其電導(dǎo)率。但是，稀土摻雜Ce02電解質(zhì)具有較高的致密溫度，一些過渡金屬氧化物如Fe203、Bi203、CoOx等作為燒結(jié)助劑能有效提高Ce02基固體電解質(zhì)致密度，同時降低燒結(jié)溫度。研究表明與其它的燒結(jié)助劑相比鈷的氧化物具有很高的活潑性，可以有效的降低燒結(jié)的溫度，提

2、高電導(dǎo)率。然而鈷的氧化物在Ce02基固體電解質(zhì)中的固溶度以及鈷在電解質(zhì)中的存在價態(tài)和對電性能的具體影響在文獻報道中相互矛盾。本論文采用共沉淀法，以Ce(N03)3xH20，Sm(N03)3xH20，Co(N03)2xH20，為原料，以(NH4)2C204為沉淀劑，制備不同組成的CeosSm0抽COX026(爐0oo加09)，簡寫為CSOCox0=O01~009)前驅(qū)體粉末，對前驅(qū)體粉體及煅燒后的粉體和燒結(jié)樣品進行XRD、XPS、SEM等

3、表征，研究鈷對釤摻雜的Ce02固體電解質(zhì)電性能的影響及鈷在電解質(zhì)中存在價態(tài)和溶解極限，得到結(jié)論如下：(1)相對密度測試表明，未摻雜鈷的樣品相對密度很低(理論密度的826_909％)，摻雜鈷的樣品具有較高的相對密度(928～982％)，最佳燒結(jié)溫度為1300oC，鈷的加入大約使燒結(jié)溫度降低了200oC。(2)CSOCox(x=O01—009)在600oC煅燒的XRD分析表明：晶胞參數(shù)口隨著Co摻雜量的增加而成線性關(guān)系減小，符合Vegar定

4、律如)=5431000796x。(3)XPS數(shù)據(jù)表明Ce在樣品中以四價存在，樣品在600oC煅燒時鈷以C0304形式存在，當燒結(jié)溫度達虱J1000oC以上鈷主要以CoO形式存在。(4)EDS、SEM分析表明，1300。C時確定鈷在CSO中的固溶度是7％，最佳燒結(jié)溫度是1300oC。(5)電導(dǎo)率研究表明，CSOCoz(z=O01_009)在1300oC燒結(jié)，當鈷的摻雜量為x=007時電導(dǎo)率最大，在500oCz月‘匕t達到00229S／cm