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Ce_(0.8)Gd_(0.2-x)Pr_xO_(1.9)固溶体的合成与表征
  • ISSN号:0251-0790
  • 期刊名称:《高等学校化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O614.33[理学—无机化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北华大学物理学院,吉林132013, [2]吉林大学物理学院,长春130012, [3]哈尔滨工业大学凝聚态科学与技术中心,哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10374022); 吉林省教育厅科研基金(批准号:201167)资助
中文摘要:

利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和交流阻抗谱对溶胶-凝胶法制备的稀土双掺杂固溶体Ce0.8Gd0.2-xPrxO1.9(x=0,0.02,0.10)的结构和导电性进行了研究.XRD结果表明,经800℃焙烧所得样品都形成了单相立方萤石结构,平均晶粒尺寸在23~30 nm之间;XPS结果表明,样品中Pr离子以混合价态Pr3+和Pr4+存在;Raman光谱结果表明,Ce0.8Gd0.2-xPrxO1.9(x=0,0.02,0.10)具有氧缺位的立方萤石结构,Pr离子的掺杂使氧缺位浓度增加;阻抗谱结果表明,稀土双掺杂的固溶体Ce0.8Gd0.2-xPrxO1.9(x=0.02,0.10)的电导率高于稀土单掺杂的固溶体Ce0.8Gd0.2O1.9(σ600℃=1.62×10-3S/cm,Ea=1.12 eV),其中Ce0.8Gd0.10Pr0.10O1.9的电导率最大(σ600℃=6.15×10-3S/cm),导电活化能最小[Ea=0.64 eV(〈400℃),Ea=0.82 eV(〉400℃)],这与样品Ce0.8Gd0.2-xPrxO1.9内部更多的氧离子缺位和小极化子电子导电有关.

英文摘要:

The structure and conductivity of rare earth co-doped ceria Ce0.8Gd0.2 xPrxO1.9(x=0,0.02,0.10) solid solutions synthesized by sol-gel method were characterized by X-ray diffraction,Raman,X-ray photoelectron spectroscopy and impedance spectra.The results of XRD measurement show that all the samples calcined at 800 ℃ crystallize in single cubic fluorite structure.The average grain sizes are between 23 nm and 30 nm.X-ray photoelectron spectroscopy analysis suggest that the mixed valence Pr3+ and Pr4+ ions coexist in the solid solutions.The result of Raman spectra show that the solid solution Ce0.8Gd0.2-xPrxO1.9 are cubic fluorite structure with oxygen vacancies.The oxygen vacancy concentration can be increased by doped Pr in Ce0.8Gd0.2-xPrxO1.9.Impedance spectra show that the conductivity of the rare earth co-doped ceria Ce0.8Gd0.2-xPrxO1.9(x=0.02,0.10) is higher than that of single rare earth doped ceria Ce0.8Gd0.2O1.9(σ600 ℃=1.62×10-3 S/cm,Ea=1.12 eV).Ce0.8Gd0.10Pr0.10O1.9 possessed maximum conductivity of σ600 ℃=6.15×10-3 S/cm and minimum activation energy of Ea=0.64 eV(400 ℃),Ea=0.82 eV(400 ℃),which was attributed to higher oxygen vacancy concentratin and the hopping electron transition of small polaron in Ce0.8Gd0.2-xPrxO1.9 samples.

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期刊信息
  • 《高等学校化学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:吉林大学 南开大学
  • 主编:周其凤
  • 地址:吉林大学南胡校区
  • 邮编:130012
  • 邮箱:cjcu@jlu.edu.cn
  • 电话:0431-88499216
  • 国际标准刊号:ISSN:0251-0790
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1131/O6
  • 邮发代号:12-40
  • 获奖情况:
  • 首届及第二届国家期刊奖,连续两届“百种中国杰出学术期刊”,中国期刊方阵“双高”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,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),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:50676