锆酸镧基电解质材料制备和性能研究

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1、中文摘要锆酸镧(LaEZr207)独特的性能使其在固体氧化物燃料电池的电解质领域有重要的发展潜力。为了满足使用要求需要获得更高的电导率，根据其结构特性，调整A位或B位的不同掺杂可以改变氧化物的特性。本文采用固相反应法制备了锆酸镧基电解质材料，用Er，Yb，Se，Y，Gd对锆酸镧B位掺杂，用Ca，Sr，Mg元素进行A位掺杂以及Yb和Sr进行A、B位复合掺杂。通过差热分析、烧结体物相分析、晶格常数计算、微观形貌结构观察和500℃～1000℃温度范围内不同环境下的电导率测定，研究了A位掺杂、B位掺杂和A、B位复

2、合掺杂以及烧结工艺对电导率的影响，寻找好的掺杂离子，获得具有更高电导率的锆酸镧基电解质材料。研究结果表明：B位掺杂La2Zrz．。M。07(M=Sc，Y)体系中，当X值很小时随着X的增加电导率也增加，x=0．4时电导率最大，X值继续增加时，电导率下降：B位掺杂La2Zrl．6Mo．407(M--Er，Yb，Sc，Y，Gd)体系中，在研究的五种掺杂离子中，Yb掺杂的锆酸镧具有最大的电导率，700℃的质子电导率达到0．001S／cm，好于被认为在锆酸镧基体系中具有最大电导率的Y掺杂锆酸镧；A位掺杂La2_yN

3、yZr207(N=Ca，Sr，Mg，y≤O．06)体系中，随Y值的增大，电导率增大。三种掺杂元素的增大速度由大Nd,Jl顷序是Sr，Ca，Mg；复合掺杂锆酸镧体系La2-yMyzrl．6Vbo．407(Y=Sr，Ca，)，=0～0．06)，随Y的增大，电导率降低；烧结时间影响掺杂锆酸镧电导率，保温时间越长，电导率越大。关键词：锆酸镧，烧绿石，质子导体，掺杂ABSTRACTLa2Zr207，atypicalpyrochloreoxide，hasbecomeapromisingcandidateforelec

4、trolyteofsolidoxidefuelcells(SOFCs)withitsuniqueproperties．ForstudytheprotertiesandfillingtheSOFCsrequirements，La2Zr2．xM、07(M=YSc，Er,Gd，Yb)，La2-yNyZr207(N=Ca，Sr，Mg，蟠o．06)andLa2-ySryZrl．6Ybo．407werepreparedbyconventionalsolidstatereactionmethod．ThroughXRDa

5、nalysis，microstructureobservation，latticeparametercalculationandconductancemeasurementattemperaturerangeof500-1000oCinair,dryH2andwetH2，respectively,itshowsthatintheLa2Zr2-xMx07(M_Y，Sc)system，theconductivityincreasedwithincreasingthedopantlevelsatthebegin

6、ning，atdopantlevelofx=0．4，itachievedthehighestvalue，afterthat，itdecreasedwithincreasingthedopantlevels；IntheLa2Zrl．6M0．407(M2YSc，Er,Gd，Yb)system，ofthefivedopantspecies，Ybisthemostsuitabletri-valencecation，andLa2Zri，6Ybo．407hasthehighestelectricalconductiv

7、itiesof0．001S／cmat700oCinwetH2，whichishigherthanthepreviouslyreportedresultsforY-dopedLa2Zrz嚎07；InLa2-yNyZr207(N=Ca，Sr，Mg，卿．06)system，theconductivityincreasedwithincreasingthedopantlevels．Anotherimportantfactorinfluencingtheconductivitiesisthesoakingtimed

8、uringsintering．ItisapparentthatincreasingthesimeringtimeledtOtotalconductivityincreased．KEYWORDS：Lanthanumzirconate，pyrochlore—typeoxides，protonieconductor,doping独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和