摻雜鋯鈰酸鹽質(zhì)子導(dǎo)體的制備與性能研究.pdf

1、采用高溫固相法制備了摻雜鋯鈰酸鹽鈣鈦礦型質(zhì)子導(dǎo)體。對BaCe0.5-xZr0.5-xYb2xO3-x(BCZY)、SrCe0.5-xZr0.5-xYb2xO3-x(SCZY)及SrCe0.5-xZr0.5-xDy2xO3-x(SCZD)(2x=0.1，0.15，0.2，0.25)進(jìn)行了研究。通過DSC-TG(或DTA—TG)分析確定粉料的預(yù)合成溫度為1200℃。通過XRD分析了各組試樣的晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明摻雜物在其中的固溶度＜0.25，

2、此時，BCZY和SCZY形成典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，并且能夠保持測試前后晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而SCZD難以得到純相固溶體。采用排水法測定了試樣的體積密度，相對密度均達(dá)到95％以上。采用直流四端電子法測試了材料的電導(dǎo)率，研究表明同一體系的電導(dǎo)率隨測試溫度的升高而增大，當(dāng)摻雜量≤0.2時，隨摻雜量的增大而增大，當(dāng)摻雜量＞0.2時，反而下降；且當(dāng)摻雜量相同時，在相同溫度下，電導(dǎo)率的大小關(guān)系是：BCZY＜SCZD＜SCZY。濕氫氣氣氛下，在950℃時，

3、當(dāng)摻雜量2x=0.2時，BCZY，SCZY，SCZD的電導(dǎo)率分別為3.6×10-3S/cm，4.4×10-2S/cm，1.6×10-2S/cm。在氫氣氣氛下(無論是濕氫氣還是干氫氣)電導(dǎo)率明顯高于在空氣中的電導(dǎo)率。并且，在濕氫氣和干氫氣的氣氛下，電導(dǎo)率的差別并不是十分明顯，濕氫氣中的電導(dǎo)率略大于干氫氣中的電導(dǎo)率，因此可以說氫氣氣氛下水蒸氣的引入對電導(dǎo)率的提高雖有一定的促進(jìn)作用，但影響并不大。 對SCZY體系中的Sr(CeyZr1

4、-y)0.8Yb0.202.9(y=0.2，0.4，0.6，0.8)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明隨著Ce/Zr的增大電導(dǎo)率逐漸增大。對于SCZD體系，選擇摻雜量分別為2x=0.15，0.2，改變Ce/Zr，研究表明當(dāng)2x=0.15時，電導(dǎo)率隨著Ce/Zr的增大而增大；當(dāng)2x=0.2時，低溫下，Ce/Zr對電導(dǎo)率的影響占主要地位，高溫時電導(dǎo)率逐漸接近。 通過穩(wěn)定性研究表明三個體系的穩(wěn)定性變化規(guī)律是：BCZY＞SCZY＞SCZD。并且同一體