納米復(fù)合氧離子導(dǎo)電材料的制備及電性能研究.pdf

1、氧離子導(dǎo)體被廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)和新能源領(lǐng)域,是制備化學(xué)傳感器、化學(xué)分離膜、化學(xué)反應(yīng)器、電致變色設(shè)備和氧氣泵的關(guān)鍵材料。特別是近20年來,隨著清潔能源技術(shù)的迅速發(fā)展,固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)以其燃料利用率高、無污染等優(yōu)點(diǎn)成為新能源研究領(lǐng)域的一大重點(diǎn)。氧離子導(dǎo)電電解質(zhì)作為SOFC的關(guān)鍵組成部分,決定了燃料電池的性能,因此研究開發(fā)性能優(yōu)良的新型氧離子導(dǎo)體己成為這一領(lǐng)域最熱門的話題。
　　

2、 本論文的主要目的是采用納米復(fù)合技術(shù)獲得納米結(jié)構(gòu)均勻的復(fù)合粉體,并最終獲得新型的納米復(fù)合氧離子導(dǎo)電體;對材料的微觀結(jié)構(gòu)和電性能進(jìn)行表征,深入探討納米離子導(dǎo)電體的制備與傳導(dǎo)機(jī)制。論文的主要工作包括如下幾方面的內(nèi)容。
　　 采用改良的溶劑熱合成法成功制備出了單分散的CeO2納米團(tuán)簇和Zr0.85Ca0.15O1.85包覆CeO2納米球。對pH值、乙二醇?xì)埩袅康葪l件對產(chǎn)物的相組成和包覆CeO2納米球的形貌的影響進(jìn)行了研究和討論。采用

3、X射線衍射、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對產(chǎn)物相組成和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。構(gòu)建了兩階段形核增長模型分析單分散納米團(tuán)簇的形成過程,并指出CeO2納米團(tuán)簇的形成遵循納米自組裝機(jī)制。
　　 采用改進(jìn)水熱合成法制備了CeO2/ZrO2基納米復(fù)合粉體,用傳統(tǒng)燒結(jié)方法制備納米復(fù)合氧離子導(dǎo)電體。通過X射線衍射方法分析了試樣的相組成和晶粒尺寸,利用交流阻抗測試研究了材料的氧離子導(dǎo)電性。結(jié)果表明:制備出了摻Zr4+后的CeO2和摻Ce針后的Zr0

4、.85Ca0.85O1.85兩相共存的納米復(fù)合材料;復(fù)合材料燒結(jié)塊體的平均晶粒尺寸為700nm;通過納米復(fù)合技術(shù)能明顯提高材料的氧離子導(dǎo)電性:在600℃時(shí),納米復(fù)合材料的氧離子導(dǎo)電性比純CeO2和Zr0.85Ca0.15O1.85的導(dǎo)電性提高了1個(gè)以上數(shù)量級,特別是晶界的電導(dǎo)率提高更為明顯。
　　 采用以聚乙烯醇為聚合劑的空間俘獲合成法與共沉淀法結(jié)合的方法制備85wt％La9.33Si6O26-15wt％Ce0.85Bi0.15