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La_(2-x)Sr_xM_(o2)O_(9-α)陶瓷的合成及其电性能研究

潘博  
【摘要】: 氧离子导体在固体氧化物燃料电池、氧传感器、膜分离器等方面具有重要的应用价值和广泛的应用前景。最近,Lacorre等人发现新型氧离子导体钼酸镧(La_2Mo_2O_9)复合氧化物具有比传统的氧化钇稳定的二氧化锆(YSZ)更高的氧离子电导率,但至今有关La_2Mo_2O_9基氧化物的文献侧重于其结构、相变的报道,对其导电性能及其变化规律的研究报道较少。 本研究的目的在于采用多种电化学方法系统地研究La_2Mo_2O_9基氧化物的电性能及其变化规律。 分别采用高温固相反应法及溶胶-凝胶法合成了陶瓷样品La_(2-x)Sr_xMo_2O_9(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)和La_(1.95)Sr_(0.05)Mo_2O_9。室温粉末X-射线衍射(XRD)结果表明,各陶瓷样品均为单一立方晶相。以陶瓷样品薄片为固体电解质、多孔性铂为电极,采用交流阻抗谱技术、气体浓差电池和氧泵(氧的电化学透过)等方法测定了样品在550~1000℃下氧化性气氛及还原性气氛中的电导率和氧离子迁移数,系统地研究了该系列陶瓷样品的导电性质及其影响因素。主要实验结果和创新之处为: (1)发现在氧化性气氛中,La_(2-x)Sr_xMo_2O_9陶瓷几乎是纯的氧离子导体,1000℃时各样品的氧离子电导率均高于0.08S·cm~(-1);在还原性气氛中,为氧离子和电子的混合导体; (2)发现掺杂离子浓度x对样品的导电性质有着显著影响,随着掺杂浓度的增加,样品的电导率先增加后减少,x=0.10的样品La_(1.9)Sr_(0.1)Mo_2O_9具有最高的氧离子电导率,1000℃时的氧离子电导率高达0.15 S·cm~(-1),高于YSZ; (3)采用溶胶-凝胶法合成的陶瓷样品La_(1.95)Sr_(0.05)Mo_2O_9,其烧结温度比固相法降低了50℃,该陶瓷样品的氧离子电导率高于相同测定条件下固相法合成的样品。


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