铈酸钡结构调控以及电学机理研究

This investigation focuses on the improvement of sinterability and chemical stability.In3+ and rare earth elements were substituted on Ce4+ of BaCeO3. Dopants could change the crystal structure and the oxygen vacancy concentration so that the electrial conductivity could be controlled.The crystal structure, the oxygen ions diffusion mechanical behavior and the electrical conductivity of BaCeO3 would be investigated. Finally, the relationship between microscal property(such as constitutes and crystal structure) and electrical conductivity would be supposed.

本研究针对质子导体BaCeO3作为固体氧化物燃料电池（SOFC）电解质的要求以及存在的烧结活性和化学稳定性差等问题，提出In、稀土金属元素共掺杂BaCeO3中铈离子的思路，通过掺杂改变晶体结构和氧空位浓度从而达到调控材料的导电性能的目的，研究铈酸盐的晶体结构、氧离子扩散动力学行为和导电性能，建立微观尺度特性（成份组成和晶体结构）与电学性质之间的内在联系

本项目旨在解决质子导体铈酸钡作为固体氧化物燃料电池（SOFC）电解质所存在的烧结活性和化学稳定性差等问题，在研究过程中，我们主要对掺杂铈酸钡的结构、形貌和电性能进行了深入的研究，并对掺杂铈酸钡作为固体氧化物燃料电池电解质进行了研究。主要研究成果如下：.采用溶胶凝胶法制备了掺杂的铈酸钡材料，首次采用PVA作为络合剂，在1100度下焙烧凝胶成功获得钙钛矿单相材料，1450度烧结生坯可以获得致密的陶瓷材料。采用固相反应烧结法制备了掺杂的铈酸钡材料，对于铟钆共掺杂的铈酸钡材料，4mol%ZnO作为烧结助剂，在1300度烧结8小时能够获得致密的陶瓷材料。烧结助剂NiO作为锆钇掺杂铈酸钡材料的烧结助剂，在1540度下烧结可以获得致密度陶瓷块体。BaCe0.7Zr0.1Gd0.2O3比铈酸钡陶瓷电导率提高3个数量级。BaCe0.7In0.3-xGdxO3-δ (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3)陶瓷材料中x=0.1的陶瓷兼具电导性和化学稳定性。Lan+1NinO3n+1阴极通过浸渍法能够进入到BCZY27骨架材料中，可以获得BCZY27 /Lan+1NinO3n+1复合电极。这些研究结果为铈酸钡基质子导体材料结构、导电行为提供理论和实验依据。目前在国际学术期刊上发表SCI论文4篇，EI论文2篇，公开期刊1篇，授权国家发明专利5件，合作培养研究生3名（2名毕业，1名在读）。