鐵摻雜氧化鋯固體電解質(zhì)結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、氧化鋯固體電解質(zhì)具有高的離子電導(dǎo)率、良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，成為固體燃料電池及冶金定氧傳感器用固體電解質(zhì)的首選材料。然而純氧化鋯固體電解質(zhì)的晶型隨著溫度的變化是不穩(wěn)定的，必須向氧化鋯固體電解質(zhì)中添加各種穩(wěn)定劑。在冶金生產(chǎn)和高溫冶金物理化學(xué)研究中應(yīng)用最廣的固體電解質(zhì)就是以氧化鋯為基體，摻雜一定量的二價(jià)或者三價(jià)氧化物(如CaO、MgO、Y2O3和其他稀土氧化物)燒結(jié)制成的代位固溶體高溫固體電解質(zhì)。
　　 本文以MgO和Fe2O3共同作為穩(wěn)

2、定劑摻入氧化鋯中，采用固相反應(yīng)法制備了鐵鎂共摻雜氧化鋯固體電解質(zhì)。通過(guò)XRD、SEM及交流阻抗分析等測(cè)試手段和技術(shù)對(duì)制備樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試，重點(diǎn)討論了氧化鐵的摻入對(duì)氧化鎂穩(wěn)定氧化鋯固體電解質(zhì)的相組成、微觀結(jié)構(gòu)及電性能的影響規(guī)律。
　　 XRD測(cè)試結(jié)果表明氧化鐵單獨(dú)摻雜氧化鋯中并不起穩(wěn)定劑作用，但是與MgO共摻雜后對(duì)MgO穩(wěn)定作用起催化劑作用，促進(jìn)了其在較少摻入量、較低溫度下產(chǎn)生較多的立方相。因此，為了獲得預(yù)期相組成固體

3、電解質(zhì)，必須綜合協(xié)調(diào)好氧化鐵、氧化鎂摻入量與燒結(jié)溫度的關(guān)系。通過(guò)SEM測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象，摻雜氧化鐵的樣品發(fā)現(xiàn)了特殊的網(wǎng)格狀晶形，并且網(wǎng)格狀晶形的含量與氧化鐵的摻入量具有明顯依賴關(guān)系。同時(shí)氧化鐵在適宜的摻入量下能夠促進(jìn)氧化鋯固體電解質(zhì)體系的致密性。
　　 利用交流阻抗譜技術(shù)研究了不同組分、不同燒結(jié)溫度下系列樣品的導(dǎo)電性，系統(tǒng)深入的探討了氧化鐵對(duì)固體電解質(zhì)的電導(dǎo)特性的影響。研究結(jié)果表明，氧化鐵的摻入改變了體系的電導(dǎo)特性，增