摻雜鋯鈰酸鹽質子導體的制備與性能研究

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1、中文摘要采用高溫固相法制備了摻雜锫鈰酸鹽鈣鈦礦型質子導體。對BaCeo．5．xZro．5．xYb2x03．x(BCZY)、SrCeo．5．xZro．5．xYb2x03．x(SCZY)及SrCeo．5．xZro．5．。Dy2。03．。(SCZD)(2x=0．1，0．15，0．2，O．25)進行了研究。通過DSC—TG(或DTA—TG)分析確定粉料的預合成溫度為1200℃。通過XRD分析了各組試樣的晶體結構，結果表明摻雜物在其中的固溶度<0．25，此時，BCZY和SCZY形成典型的鈣鈦礦結構，并且能夠保持測試前后晶體結構的穩(wěn)定性，而SCZD難以得到

2、純相固溶體。采用排水法測定了試樣的體積密度，相對密度均達到95％以上。采用直流四端電子法測試了材料的電導率，研究表明同一體系的電導率隨測試溫度的升高而增大，當摻雜量S0．2時，隨摻雜量的增大而增大，當摻雜量>0．2時，反而下降；且當摻雜量相同時，在相同溫度下，電導率的大小關系是：BCZY

3、且，在濕氫氣和干氫氣的氣氛下，電導率的差別并不是十分明顯，濕氫氣中的電導率略大于干氫氣中的電導率，因此可以說氫氣氣氛下水蒸氣的引入對電導率的提高雖有二_定的促進作用，但影響并不大。，對SCZY體系中的Sr(CeyZrl．y)o．8Ybo．202．9(Y=O．2，0．4，0．6，0．8)進行了研究，結果表明隨著Ce／Zr的增大電導率逐漸增大。對于SCZD體系，選擇摻雜量分別為2x=0．15，O．2，改變Ce／Zr，研究表明當2x=O．15時，電導率隨著Ce／Zr的增大而增大；當2x=0．2時，低溫下，Ce／Zr對電導率的影響占主要地位，高溫時電導

4、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。并且同一體系中，穩(wěn)定性隨著Ce／Zr的增大而降低。這三個體系中最理想的質子導體是SCZY。。關鍵詞：鈣鈦礦，質子電導率，摻雜鋯鈰酸鋇，摻雜鋯鈰酸鍶，Yb203，Dy203ABSTRACTPerovskitesolidsolutionsofdopedcerium—zirconateswithprotonicconductivityweresynthesizedbyhightemperaturesolid-statereaction．BaCe0．5．xZro．5

5、．xYb2x03．x(BCZY)，SrCeo．5．xZro．5．xYbzx03．x(SCZY)andSrCeo．5．xZr0．5．xDy2x03．x(SCZD)(2x=0．1，0．15，0．2，O．25)wereinvestigated．Thecalcinationstemperaturewasdeterminedtobe1200"CbyDSC—TG(orDTA-TG)．ThestructurewasexaminedbyXRD．Theresultsindicatedthatthesolubilitywas

6、BCZYandSCZYtocrystallizeinstableperovskitephasesbutitwasdifficultforSCZD．ThebulkdensitywasmeasuredaccordingtotheArchimedesprincipleandtherelativedensityachievedmorethan95％．ThehightemperatureeonductivitiesweremeasuredviaaDC4一probemethod．TheresultsshowedthattheconductivityOfth

7、esamesystemincreasedwiththeelevationoftemperatureandincreasedwithincreasingdopantcontentwhenitwasS0．2，butdecreasedwithincreasing‘dopantcontentwhenitwas>O．2．TheorderofconductivitywasBCZY

8、theconductivityofBCZY,SCZYandSCZDwas3．6×10一S／cm，4．4×10。2S／cmand1．6×10。2S／er