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PrCoO_3及NdCoO_3基Mg~(2+)离子B位掺杂固溶体的结构及性能

陈伯强  
【摘要】:钙钛矿结构的材料因其具有丰富的物理和化学性质,在诸多领域具有广泛的应用价值。本文用固相反应法,合成了钙钛矿结构的PrCoO3基和NdCoO3基Mg2+离子B位掺杂固溶体,通过对其物理性能的测试与分析,研究了B位掺杂对镧系轻元素钴酸盐的结构和性能的影响,力求印证之前关于此类物质相关性质的报道,并从电学和热学性能方面论证了此类材料作为新型电极材料的可能性。 PrCoO3基和NdCoO3基固体氧化物在室温下均为钙钛矿结构,掺杂Mg2+并没有改变其本体的晶格结构。只是由于离子半径的差别,导致晶格参数改变。固相法合成的PrCoO3和NdCoO3固溶体烧结密度很大,与理论密度 相比,很多样品的相对密度可以达到95%以上。样品在高温区呈现出较强金属性,所获得的电导率的结果比文献中报道的结果高出几个数量级,说明镧系轻元素钴酸盐的B位掺杂固溶体,在高温烧结可获得更高的电导率,有望作为燃料电池的阴极材料。在整个掺杂体系中,热膨胀率随温度变化的曲线很平直,未发生晶体结构相变。无论是PrCoO3基固溶体还是NdCoO3基固溶体,均在掺杂比率x=0.15左右达到固溶限,继续掺杂不但会出现杂质相,而且在固相法中无法达到足够的成型要求。


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