Yb2O3掺杂8YSZ电解质材料的制备和性能研究

用共沉-胶化-低温干燥制备2Yb-8YSZ粉末,喷雾制粒获得球状颗粒.用激光粒度分析,X射线衍射仪(XRD),比表面测定仪(BET)和扫描电子显微镜(SEM)检测粉末和陶瓷体的性能,组织结构和相组成.结果表明,煅烧粉末的粒径为0.86μm,喷雾造粒的颗粒尺寸为17 μm,晶粒尺寸为100 nm,BET=26.66 m2/g.粉末和陶瓷体材料为面心立方结构.高于1 400 ℃烧结陶瓷体的烧结密度大于98%理论密度.陶瓷体电导率的测定结果表明,在1 400～1 600 ℃之间烧结,对材料的电导率影响不明显.2Yb-8YSZ具有高的离子电导率,操作温度大于600 ℃下的电导率达1×10-3 S/m.2Yb-8YSZ材料完全适用于作中温固体氧化物燃料电池(SOFC)的电解质.     

8 mol%Yb2O3掺杂的ZrO2基固体电解质的电性能研究

研究了通过压坯烧结制备的8YbSZ(8 mol%Yb2O3掺杂的ZrZO2)致密固体电解质的电导率.初始粉体的较高活性、各组分分布的均匀性以及Al2O3的加入,使得陶瓷的烧结在1 400℃时几乎达到完全致密.随着烧结温度的进一步升高,离子电导率的变化不大,并且当烧结温度在1 450℃和1 550℃之间时达到最佳.8YbSZ烧结体具有较高的离子电导率,可以用作中温燃料电池的固体电解质材料.文中还对8YbSZ的老化进行了讨论.     

复合掺杂氧化锆基固体电解质材料的研究

探讨了在8YSZ二元系统的基础上掺杂Yb2O3对氧化锆基固体电解质材料电导性能的影响.实验结果表明:随着烧结温度的提高,4Yb-8YSZ材料的电导性能得到一定地提高.与8YSZ相比,4Yb-8YSZ烧结体具有更佳的电导率.在700℃操作温度下,4Yb-8YSZ电解质的电导率达到4.83×10-3S·cm-1,适用于做中温的电解质材料.     

钆掺杂氧化铈纳米材料的碳酸盐共沉淀法合成及导电性能研究

采用碳酸氢铵共沉淀法合成了Ce0.8Gd0.2O2-δ(GDC)纳米材料,并用交流阻抗谱技术研究其氧离子导电性能.XRD研究结果表明,经过600℃的热处理,共沉淀产物转变为具有单一立方萤石结构的CeO2超细粉体.在300MPa下将其压制成陶瓷坯体,分别在1150～1300℃下等温烧结4h.研究发现,1250℃烧结4h后,相对密度达到96.7%,其电导率在所有烧结样品中最高,600℃下氧离子电导率为1.1×10-2S/cm,在350～600℃温度范围内其氧离子电导活化能为0.63eV.对于碳酸氢铵共沉淀法制备的GDC纳米材料,1250℃致密化烧结是一个比较适宜的温度,烧结温度过高电导率反而下降.     

烧结助剂Co2O3对Ce0．8Gd0．2O1.9性能的影响

采用传统固相反应法制备陶瓷试样,借助EIS、XRD及SEM等技术手段研究了烧结助剂Co2O3对Ce.8Gd0.2O1.9(CGO)的体密度、导电性能、相组成及微观结构的影响.结果表明,当CGO中添加2.5%(质量分数)Co2O3时,可使CGO试样的烧结温度降低200℃.添加0.75%(质量分数)Co2O3时,试样的晶粒电导率明显增大,晶界电导率下降,添加量为1.0%～2.5%(质量分数)时,晶粒电导率趋于不变,晶界电导率稍微有所增加.XRD图谱表明,试样在1100～1200℃烧结时表现为CGO纯相,在1300～1400℃的较高温度烧结时,为CGO相及少量的Ce24Co11相.     

双粒径组分YSZ纳米粉体的成型、烧结与电学性能研究

介绍了单粒径组分和双粒径组分YSZ纳米粉体的成型与烧结行为以及烧结体电学性能的研究.其中采用双粒径组分配料,在传统的单轴施压情况下成型,即能明显降低YSZ陶瓷膜的致密烧结温度,在1400℃烧结样品的相对密度可以达到93%, 1550℃烧结样品的相对密度能达到99%;所制备YSZ致密陶瓷膜在800℃的离子电导率为0.4S/cm.     

脉冲电场下ZnO压敏陶瓷动态击穿过程研究

陶瓷电击穿问题涉及热、光、电多场耦合效应, 一直是非平衡物理学研究的重点和热点。本工作在不同烧结温度下制备了晶粒尺寸大小不同的氧化锌陶瓷, 采用脉冲高压发生装置对陶瓷进行击穿实验, 通过对陶瓷击穿过程的分析和对比, 研究了ZnO陶瓷体击穿的时间步骤。结果显示, 不同晶粒大小的陶瓷击穿过程均在7 μs之内, 典型的压降曲线分为三个阶段。第一个阶段对应于材料中的气孔击穿和击穿通道初步形成; 第二阶段对应于晶界击穿; 第三个阶段是导电通道的完全形成。研究数据显示, 晶粒击穿过程的持续时间最长, 晶界次之, 气孔的击穿时间最短。不同烧结温度下, 样品晶界和晶粒的击穿时间以及气孔的击穿速度均存在差异。     

改进注浆法制备YSZ电解质薄管的烧结和电性能

用改进注浆法制备出8mol%钇稳定化氧化锆（YSZ）电解质长薄管，研究了YSZ电解质长薄管的烧结工艺，分析了烧结过程和Al2O3掺入量对其致密性的影响，确定了相应的烧结制度，并对所获得的YSZ电解质薄管的电性能进行了研究。研究结果表明：升温速度对YSZ长薄管的性能有着重要影响，坯体中阿拉伯树胶在600℃时被完全烧尽，1400～1500℃的温度范围是烧结的重要阶段，这期间气孔率显著下降，致密性明显提高。加入适量的Al2O3有助于提高YSZ长薄管的致密性。样品的氧离子电导率随烧结密度的增大而提高。利用改进注浆法和上述烧结工艺在1650℃已烧制出相对密度为96.7%、长度为266mm、厚度为0.4～0.9mm的YSZ电解质长薄管。     

用喷雾热分解法制备Gd2O3-Y2O3-ZrO2电解质材料的性能

用喷雾热分解方法制备了2 mol%Gd2O3-8YSZ的粉末,用激光粒度分析,X射线衍射(XRD),BET法和扫描电子显微镜(SEM)检测粉末和陶瓷体的性能和结构.结果表明,获得的粉末粒径为12.18 μm,晶粒尺寸为100 nm,比表面积为25.09 m2/g.粉末和陶瓷体材为立方结构.陶瓷体的烧结密度大于98%理论密度.在操作的温度高于600℃下的电导率达2×10-3 S/cm.证实Gd2O3-8USZ材料完全适用于作中温固体氧化物燃料电池(SOFC)的电解质.     

固相烧结SiC陶瓷的非线性电学行为研究

固相烧结SiC(SSiC)陶瓷大多数用于结构陶瓷材料, 用于电子和电阻元器件的研究很少。实验以添加不同C含量的致密SSiC陶瓷材料为研究对象, 研究了添加不同C含量SSiC陶瓷的伏安特性、电阻率与电流密度的变化关系及电阻率与温度的变化关系。研究结果表明: SSiC陶瓷表现出明显的非线性电学特性, 其电阻率随着电流的增大而降低; 对于添加3wt% C含量的SSiC陶瓷, 当电场强度超过15.8 V/mm时, 晶界势垒被击穿; 对于添加6wt% C含量的SSiC陶瓷, 当电场强度超过70.7 V/mm时, 晶界势垒被击穿, 它们的电阻率将为晶粒所控制, 电阻率较小; 同时在电场强度1 V/mm条件下, SSiC陶瓷电阻率随着温度的升高而降低, 表现出很好热敏特性, 从常温的10⁶ Ω·cm变化为400℃的5 Ω·cm左右。