稀土复合氧化物的合成、结构和电性质研究

本文详细综述了固体电解质及其在高温氧化物燃料电池（SOFC）、电化学传感器等领域中的应用。首次合成了碱金属与稀土离子、碱土金属与稀土离子共掺杂的二氧化铈，碱金属离子取代A－格位稀土离子的缺陷钙钛矿结构的稀土铌酸盐，碱金属离子取代的白钨矿结构的稀土钼酸盐和钨酸盐等四个系列五十个稀土复合氧化物，对其合成方法、结构及其电性质进行了较系统的研究。采用Sol-gel法合成了稀土及碱土离子共掺杂的二氧化铈固体电解质，合成温度较传统的高温固相反应法降低约700 ℃，交流阻抗谱研究表明，Sol-gel法合成的样品晶界或杂相电阻对导电的贡献较小，XPS研究表明，碱土和稀土离子共掺杂较单一稀土离子掺杂的二氧化铈吸附氧及氧缺陷浓度大，有利于抑制晶格氧的还原，从而提高了二氧化铈基固体电解质的氧离子迁移数的电导率，钙和钐离子共掺杂的二氧化铈具有最大电导率和氧离子迁移数，以此作固体电解质的SOFC较单一衡土离子掺杂的二氧化铈化固体电解质的SOFC开路电压和功率密度明显提高。室温下，碱金属离子的掺杂的稀土铌本对得起国和钼酸盐的最大电导率分别为4.64 * 10~(-4)和6 * 10~(－6) S／cm. 研制出高温下密封性良好的无机粘合剂，建立了氧离子迁移数和高温烯料电池性能测试装置，为以后工作奠定了基础。