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《合肥工业大学》 2010年
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LaGaO_3基电解质材料制备、性能表征和价电子结构研究

陈绵松  
【摘要】: 固体氧化物燃料电池(SOFC)具有低污染、高效率的特点以及广泛的应用前景。电解质材料是决定SOFC性能的核心材料。近年来,具有高氧离子电导率的新型固体电解质材料LaGaO3基的电解质受到人们的广泛关注。目前,制约该类电池得到广泛应用的主要问题是难以在低煅烧的温度下合成高纯度的粉体。 本论文采用EDTA燃烧法和甘氨酸燃烧法制备La0.8Sr0.2Ga0.85Mg0.1502.825(LSGM)电解质材料,旨在通过对比制备方法,探索一种简单可行的化学合成方法,以期获得纯度高、粒度均匀、高离子电导率及低成本的掺杂LaGaO3基电解质材料。此外,利用甘氨酸燃烧法合成La0.8Sr0.2(Ga0.9Co0.1)0.85 Mg0.15O2.82 (LSGMC),并研究了Co掺杂对LSGM材料离子电导率的影响。 最后,利用固体与分子经验理论(简称EET)计算Sr、Mg掺杂的LaGaO3材料中陶瓷相的价电子,以期通过价电子结构的研究,建立材料的价电子结构与电导率间关系。 实验表明,通过甘氨酸燃烧制备LSGM经过1300℃煅烧后,几乎无第二相存在,该温度明显低于固相法(1500℃)与EDTA燃烧法(1400℃)的煅烧温度。EDTA燃烧法与甘氨酸燃烧法制备的粉体粒度分别为60nm和700nm。EDTA燃烧法制备的电解质电解质离子电导率高于甘氨酸燃烧法制备的电解质。掺杂8.5%(摩尔分数)的过渡元素Co能有效地提高离子电导率。800℃时,离子电导率达到了6.529×10-2S·cm-1明显高于未掺杂的LSGM材料。 在价电子结构计算中,探讨了掺杂成分、价电子结构与离子电导率间的关系。最后提出了复合参量P,可利用该参量预测具有高离子电导率的LSGM材料的成分。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM911.4

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