摻雜氧化鋯陶瓷的制備及導(dǎo)電性研究.pdf

1、氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)具有優(yōu)良的氧離子導(dǎo)電性，并且在氧化氣氛和還原氣氛下都很穩(wěn)定，是最常用的固體氧化物燃料電池(SOFC)的電解質(zhì)，還被廣泛用于氧傳感器、氧泵等。而具有離子電子混合導(dǎo)電的立方螢石結(jié)構(gòu)氧化鋯陶瓷，作為電極(主要是陽極)也可以應(yīng)用于SOFC等裝置中，其研究也引起了人們越來越多的關(guān)注。其中，TiO<,2>摻雜的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯與純電子陶瓷電極相比，具有良好的高溫穩(wěn)定性、與固體電解質(zhì)的良好兼容性、氧離子-電子混合導(dǎo)電性及電

2、催化活性。 一般此類固體電解質(zhì)的導(dǎo)電性與原料粉體、燒結(jié)工藝和材料的結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。 本文采用化學(xué)共沉淀法制備了納米級的8mol％Y<,2>O<,3>穩(wěn)定ZrO<,2>粉體(8YSZ)；基于摻雜成分的均勻性，故采用液相摻雜，輔助共沸蒸餾制備了8mol％TiO<,2>摻雜YSZ納米粉體(8TiYSZ)，采用TG-DSC、BET、TEM和XRD等技術(shù)，對粉體制備過程中沉淀、分散、脫水等工藝以及表面活性劑對粉體性能的影響進行

3、了研究。結(jié)果表明，反應(yīng)溫度為60℃，混合溶液滴速為6滴/min，700℃煅燒2h制備了平均粒徑約15nm的8YSZ粉體；通過TiO<,2>溶膠液相摻雜制備了成分均勻的立方相8TiYSZ納米粉。 利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)(Spark Plasma Sintering或SPS)來實現(xiàn)摻雜氧化鋯陶瓷的致密化，并對燒結(jié)工藝參數(shù)進行了探討和優(yōu)化。在1250℃和1150℃下保溫3min，制備了高致密度的8YSZ和8TiYSZ細晶粒陶瓷材料。