稀土改性CaMnO3粉體的制備及其電性能.pdf

1、為了提高 CaMnO3的導(dǎo)電性能，以實(shí)現(xiàn)其在導(dǎo)電和熱電等領(lǐng)域的應(yīng)用，采用溶膠-凝膠自蔓延法制備了Sm摻雜、Pr摻雜和Er摻雜的改性CaMnO3粉體，并研究了煅燒溫度和稀土摻雜濃度對(duì)改性CaMnO3粉體的組成、結(jié)構(gòu)及電性能的影響。
　　通過(guò) TG-DTA、FT-IR、XRD以及室溫電阻率的綜合分析，確定了 Sm摻雜CaMnO3粉體的在900℃煅燒可獲得完整的鈣鈦礦錳氧化物結(jié)構(gòu)，并具有較低的室溫電阻率，Ca0.8Sm0.2MnO3達(dá)到

2、0.5345?·m。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了煅燒溫度對(duì)稀土摻雜CaMnO3粉體的結(jié)構(gòu)和室溫電阻率的影響。結(jié)果表明，Sm、Pr、Er摻雜CaMnO3粉體的煅燒溫度越高，其XRD譜圖中特征衍射強(qiáng)度越大，說(shuō)明高溫更有利于粉體完整晶相的形成。摻雜CaMnO3粉體的粒徑隨溫度的升高持續(xù)變大，說(shuō)明高溫利于粉體粒子的二次生長(zhǎng)。同時(shí)煅燒溫度對(duì)摻雜CaMnO3粉體的室溫電阻率也有重要影響，當(dāng)煅燒溫度為1000℃時(shí)，Sm、Pr、Er摻雜CaMnO3粉體的室

3、溫電阻率較900℃和1100℃煅燒的CaMnO3粉體更低。
　　對(duì)摻雜不同稀土及其不同濃度的改性CaMnO3粉體的研究結(jié)果表明，Sm、Pr、Er摻雜均能有效降低CaMnO3粉體的室溫電阻率，改性后 CaMnO3粉體的室溫電阻率的變化趨勢(shì)均隨稀土摻雜濃度的提高呈現(xiàn)出先降低后升高的―V‖型規(guī)律，為典型的電子摻雜特征。Sm摻雜CaMnO3粉體的室溫電阻率較Pr、Er摻雜低，但三種稀土離子摻雜后的CaMnO3粉體的室溫電阻率均處于同一個(gè)數(shù)

4、量級(jí)上，約為10-1?·m級(jí)。其中，經(jīng)1000℃煅燒、Sm摻雜濃度為20at％時(shí)，改性CaMnO3粉體的室溫電阻率最低，達(dá)到0.2920?·m。同時(shí)，稀土改性的CaMnO3粉體均具有較好的頻率穩(wěn)定性。XRD分析表明，隨著摻雜濃度的提高，Sm、Pr、Er摻雜CaMnO3粉體特征衍射峰均發(fā)生偏移，說(shuō)明摻雜濃度對(duì)CaMnO3粉體的晶體結(jié)構(gòu)有明顯影響，引起 CaMnO3的晶胞發(fā)生畸變，從而影響摻雜CaMnO3粉體的電性能。SEM測(cè)試表明，Sm、

5、Pr、Er摻雜均使改性CaMnO3粉體的粒度較純CaMnO3粉體減小，并且隨稀土摻雜量的增加改性 CaMnO3粉體的粒徑呈先減小后略有增長(zhǎng)的變化趨勢(shì)。
　　通過(guò)間接碘量法對(duì)Pr摻雜CaMnO3粉體進(jìn)行了化學(xué)滴定分析，確定了Pr摻雜CaMnO3粉體中錳離子的平均價(jià)態(tài)及氧含量，從而得到了CaMnO3中Mn3+與Mn4+間的比值。研究結(jié)果表明，Mn3+與Mn4+比值越大時(shí)，Pr摻雜CaMnO3粉體的室溫電阻率越低。說(shuō)明由于摻雜導(dǎo)致生成了