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过渡元素掺杂固体电解质的制备及电性能
  • ISSN号:1004-4051
  • 期刊名称:《中国矿业》
  • 时间:0
  • 分类:TM911.3[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074
  • 相关基金:国家自然科学基金(51242010);国家自然科学基金(51374155); 湖北省科技支撑计划(2014BCB034); 湖北省自然科学基金(2014CFB796)
中文摘要:

为了解决固体氧化物电解质在中温范围(500℃~800℃)工作电导效果不佳的问题,采用燃烧合成方法以氧化镧及过渡离子氧化物为原料,制备了过渡金属元素掺杂的硅酸镧体系电解质材料.用X-射线衍射图谱、扫描电子显微镜以及红外光谱对所得电解质进行了物相和显微结构分析.研究表明,掺杂离子对电解质的物相结构及形貌影响很小,但是通过引入适量过渡掺杂离子,能够有效提高电解质的电导率.当掺杂量摩尔比x=1.0时,锌掺杂后硅酸镧电解质具有最高的离子电导率,在500℃时的电导率可达2.106×10-2S/cm.相比于未掺杂电解质在500℃电导率为1.71×10-3S/cm有了显著提升.元素铜的掺入对电解质的致密度有促进作用,压片和二次烧结后电解质的密度达94.1%.同时通过交流阻抗测试分析证实镍在硅位掺杂会降低电解质的电导率.

英文摘要:

To improve the ionic conductivity of solid oxide electrolyte at the middle temperatures of500 ℃-800 ℃,we synthesized the solid oxide electrolyte of apatite type lanthanum silicate by combustion methodusing La2O3 and transition oxide as raw materials.The phase and microscopic structure of as-prepared electro-lytes were investigated by X-ray diffraction,scanning election microscopy and infrared spectroscopy.The resultsshow that the ionic conductivity of electrolyte is effectively improved with proper amount of transition iondoping.And the effects of transition ion dopants on crystal structure,phase and morphology of apatite typelanthanum silicate are minimal.The electrolyte doped with zinc reaches the highest ionic conductivity of2.106×10-2S/cm at 500 ℃ when the doping molar ratio is 1.0,showing a significant increase of electronicconductivity compared to un-doped electrolyte of 1.71×10-3S/cm at the same temperature.The relative densityof apatite type lanthanum silicate electrolyte is promoted by the copper dopant.After tableting and secondarysintering,the relative density of copper doped electrolyte reaches 94.1%.Meanwhile,the result of electro-chemical impedance spectroscope confirmes that nickel in silicon doping reduces the ionic conductivity of theelectrolyte.

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期刊信息
  • 《中国矿业》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国矿业联合会
  • 主办单位:中国矿业联合会
  • 主编:陈颂今
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  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4051
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3033/TD
  • 邮发代号:2-566
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科技论文统计源期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21461