溶胶凝胶法制备Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sr_xO_(2-δ)电解质材料及其性能研究  

Properties of Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sr_xO_(2-δ) Electrolyte Prepared by Sol-gel Method

作　　者：田长安[1] 王春阳[1,2] 季必发[1,3] 刘家丰[1] 

机构地区：[1]合肥学院化学与材料工程系,安徽合肥230601 [2]安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽马鞍山243002 [3]中国科学技术大学纳米科学技术学院,江苏苏州215123

出　　处：《稀土》2016年第2期9-14,共6页Chinese Rare Earths

基　　金：国家自然科学基金项目(51102073);安徽省自然科学基金项目(1308085QB35);教育部项目(201511059015;201511059016;201511059018);江苏省新型环保重点实验室开放课题基金项目(AE201361);2014年安徽省高校优秀青年人才支持计划

摘　　要：采用溶胶-凝胶法制备了固体氧化物燃料电池(SOFCs)电解质材料Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sr_xO_(2-δ)(x=0.00、0.02、0.04、0.06、0.08),并通过红外光谱、热重-差示扫描量热分析、X射线衍射、扫描电镜、交流阻抗等对试样进行分析表征。结果表明,采用溶胶-凝胶法经700℃煅烧所得粉体呈现单相立方萤石结构,平均晶粒尺寸在8 nm^19 nm之间;溶胶-凝胶法制备的Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sr_xO_(2-δ)具有较高的烧结活性,经1400℃烧结2 h后材料的相对密度均大于98%。电化学性能研究显示,Y、Sr双掺杂能提高CeO_2基电解质的电性能,其中Ce_(0.8)Y_(0.16)Sr_(0.04)O_(1.88)在中温条件下具有良好的离子导电率、适中的电导活化能。Ce_(0.8)Y_(0.16)Sr_(0.04)O_(1.8)在800℃时的离子电导率为0.039 S/cm,电导活化能为0.86 eV。Electrolyte materials Ce（0.8）Y（0.2-x）SrxO（2-δ）（x = 0. 00、0. 02、0. 04、0. 06、0. 08） were synthesized by sol- gel method. The samples were characterized by IR,TG- DSC,XRD,SEM and AC impedance,respectively. XRD shows the crystal structure of the sintered samples to be cubic fluorite structure calcined at 700 ℃ for 2 h. The average grain sizes are between 8 nm and 19 nm. The ultrafine powders of Ce（0.8）Y（0.2-x）SrxO（2-δ）have higher sintering activity and higher relatively dense over 98% after sintered at 1400 ℃ for 2 h. The experimental results show that co- doping can prominently improve electrical properties of electrolyte. Ce（0.8）Y（0.16）Sr（0.04）O（1.88） shows the maximum conductivity,σ800 ℃= 0. 039 S / cm,with the activation energy Ea= 0. 86 eV among all the compositions investigated.

关 键 词：溶胶凝胶法 电解质 CEO2 双掺杂 电导率 

分 类 号：TM911[电气工程—电力电子与电力传动]