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钼酸镧系新型氧离子导体的氧离子扩散和导电机理研究

王先平  
【摘要】:氧离子导体因其在固体氧化物燃料电池氧传感器氧泵等方面的广泛应用前景而倍受关注现已成为固体电解质研究领域的前沿和热点之一本论文采用内耗和介电弛豫为主要实验手段研究了钼酸镧系新型氧离子导体中氧离子的扩散弛豫特性和导电机理研究内容及主要的创新成果包括以下几个方面 本论文共分六章第一章是引言首先简述了氧离子导体材料的研究进展情况及其应用前景同时基于孤对电子替代理论LPS 理论着重介绍了新型氧离子导体La_2Mo_2O_9 的晶体结构内禀氧空位形成机理和导电特性对于研究中所采用的内耗和介电弛豫两种主要的实验方法也一并作了介绍在本章的最后给出了本文的主要研究内容 在第二章中我们采用内耗和介电弛豫相结合的方法研究了氧离子导体La_2Mo_2O_9中氧离子扩散的微观弛豫机制并得出了其动力学弛豫参数在内耗测量中我们在其内耗温度谱中观察到两个内耗峰测量频率为1 Hz 时其峰位分别位于380 K 和833 K 附近其中低温峰为一弛豫型内耗峰由两个次峰叠加而成分别表示为P_1峰和P_2峰其微观弛豫机制起源于La_2Mo_2O_9中两种不同路径的氧离子扩散弛豫过程至于高温内耗峰其微观机制则归因于晶格中氧离子有序-无序分布的相转变过程在介电弛豫测量中我们同样观察到了一与氧离子扩散相关的介电弛豫峰P_d 峰激活能和弛豫时间测量结果显示P1 峰P_2峰和Pd峰的动力学弛豫参数分别为(0.9 eV, 3×10~(-16) s), (1.1 eV, 2×10~(-16) s) 和(0.99 eV, 5×10-14 s) 这一弛豫参数的测量结果进一步证实了氧离子扩散的弛豫本质根据La_2Mo_2O_9的晶体结构提出了一氧离子在晶格中扩散弛豫的微观模型 在第三章中我们主要研究了Ca 掺杂对氧离子导体La_2Mo_2O_9中氧离子扩散弛豫和高温相变的影响结果发现随着Ca 掺杂浓度的逐渐增加对应的内耗峰的弛豫强度先快速下降后稍有增加与其晶格常数和弛豫激活能的变化趋势相吻合电导测量结果表明30%的Ca 掺杂浓度能够在一定程度上提高该氧离


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