氧传感器用ZrO2-Y2O3固体电解质电导性能的研究

采用低温处理制备的ZrO2-Y2O3系列超细粉末,粉末粒度达到10－50nm,经压制、等静压成型、高温烧结成致密的氧化锆陶瓷。分别采用超细铂粉、专用铂电极浆料以及氯铂酸等原料制作电极,用交流电桥法测试各种陶瓷的导电性能,通过比较分析,基本确定了制备氧传感器的ZrO2-Y2O3系列固体电解质的组成。     

氧化锆基固体电解质离子导电的基本原理

立方ZrO2具有高的离子传导性能,近年来被广泛用作固体氧化物燃料电池的电解质。固体中离子电导率决定于载体浓度（密度）和迁移率,而固态离子的传导和扩散则决定于固体中的缺陷结构。ZrO2的传导性能与掺杂剂的组成、晶体结构、晶粒大小和温度有关。文中着重论述了作为电解质的稳定立方ZrO2中O2^-离子传导的作用原理和掺杂机制。     

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（8mol%Yb2O3掺杂的ZrO2）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1400℃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1450℃和1550℃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。     

一种用于SOFC的有前途电解质:Sc~(3+)和Bi~(3+)共掺氧化锆(英文)

采用pechini方法合成了Sc、Bi共掺的氧化锆粉体,并且在1050～1500 ℃下进行烧结.通过XRD、拉曼光谱和交流阻抗等测试研究了物相组成和电导率.研究发现,Bi_2O_3的加入在降温过程,部分抑制了t'→t的相变,而且作为助烧剂提高了样品密度.当烧结温度为1400 ℃时,样品电导率最高 (大约10~(-2) S/cm, 500 ℃),这可能是由于在此温度下m相的消失和亚稳相t'的抑制分解所致.     

掺杂Yb2O3的氧化锆基固体电解质材料的研究

探讨了掺杂Yb2O3对氧化锆基固体电解质材料的电导性能的影响。实验结果表明,随着操作温度的提高,8YbSZ材料的电导性能得到大幅度的提高。与8YSZ的相比,8YbSZ烧结体具有更佳的电导率。在500℃的操作温度下所测的电导率就大于10^-3S·cm^-1,完全符合中温固体电解质的基本要求。     

镉掺杂Bi2VO5.5的结构、相变、电导性能的研究

通过X射线衍射,DSC和交流阻抗等测试方法研究了镉掺杂Bi2VO5.5的结构,相变和电性能.由于Cd2+的半径与V5+和Bi3+的半径都比较接近,所以在合成BICDVOX体系时假设了两种模型:Bi2V1-xCdxO5.5-3/2x(x=0.05,0.075,0.10,0.125,0.15)和Bi2-xVCdxO5.5-1/2x (x=0.10,0.20).XRD和DSC分析表明了这两种模型可能同时存在.根据交流阻抗谱的结果,当x=0.10时,具有较高的电导率,这归因于此成分使高电导的四方相可以稳定到室温.     

Ce0.8Y0.2O1.9固体电解质的低温燃烧合成及性能

利用柠檬酸做还原剂,硝酸盐做氧化剂,采用低温燃烧合成工艺制备纳米尺寸的Ce0.8Y0.2O1.9电解质粉体,用XRD、IR、TEM和SEM研究产物的微观结构和烧结性能。XRD、TEM和IR光谱研究表明利用低温燃烧合成工艺直接获得了单一的纳米Ce0.8Y0.2O1.9固溶体,SEM分析表明电解质粉体具有很好的烧结活性。利用交流阻抗谱在400~800℃温度范围内测量了电解质的电化学性能,结果表明,800℃时氧离子电导率为0.058 S/cm,活化能为0.73 eV。采用低温燃烧合成工艺有利于降低电解质的烧结温度,改善电解质的性能。     

Sm2O3和Nd2O3共同掺杂CeO2基电解质材料的研究

采用柠檬酸-硝酸盐法合成出单一相、均匀的Ce0.8SmxNd0．2-xO19粉体，XRD结果表明该粉体为单相萤石结构，粒径约在11．7nm～20．1nm之间。将粉体干压成型，在1400℃下无压烧结5h可得到高致密度陶瓷。SEM照片显示陶瓷微观结构均匀，晶粒尺寸在2μm～4μm。经直流四端电极法测试得到该样品在500℃时电导率约在0．012 S／cm。该结果说明与单项掺杂相比，两相共掺杂会进一步提高材料的电导率。     

镉掺杂Bi2VO5．5的结构、相变、电导性能的研究

通过X射线衍射，DSC和交流阻抗等测试方法研究了镉掺杂Bi2VO55的结构，相变和电性能。由于Cd^2＋的半径与V^5＋和Bi^3＋的半径都比较接近，所以在合成BICDVOX体系时假设了两种模型：Bi2V1-xCd，O5.5-3/2x（x=0．05，0．075，0．10，0．125，0．15）和Bi2-xVCdxO5．5-1／2x（x=0．10，0．20）。XRD和DSC分析表明了这两种模型可能同时存在。根据交流阻抗谱的结果，当x=0．10时，具有较高的电导率，这归因于此成分使高电导的四方相可以稳定到室温。     

氧化锆基固体电解质价电子结构研究

应用固体与分子经验电子理论（EET理论）计算了不同Y2O3掺杂量的ZrO2基固体电解质材料价电子结构,探讨了成分、价电子结构与离子电导率间的关系,得到了与实验规律一致的结果。提出了可用复合参量P来预测离子电导率,为从理论上预测具有高离子导电性的YSZ材料成分提供依据。     

保温时间对氧化锆固体电解质相组成的影响

为了解决高温熔体×10-6级氧含量的测量问题,采用等静压成型的方法,研究保温时间对氧化锆固体电解质相组成的影响.结果表明在相同烧成温度下,保温时间愈长,c-ZrO2和t-ZrO2含量愈大;在相同热处理温度下,保温时间愈长,m-ZrO2含量愈大;而适量细小单斜相的形成有利于材料抗热震性的提高;通过优化热工艺参数可制得抗热震性好、氧电势稳定、响应时间短的Mg-PSZ固体电解质.     

Sm,Nd共掺CeO_2固体电解质的制备与性能

分别用固体反应法、溶胶凝胶自蔓延燃烧法和共沉淀法制备了Sm, Nd共掺CeO_2粉体,将粉体压制烧结制成固体电解质.通过XRD和SEM等仪器对该复合电解质的相组成和微观形貌进行了表征,并测量了高温直流电导率.结果表明,3种方法制备的烧结体致密度良好,相对密度都达到了94%以上.电导率达到0.01 S/cm时3种制备方法对应的烧结温度分别为770、639和621 ℃.     

二氧化锆的稳定化及其应用

介绍了我国冶金及陶瓷工业二氧化锆的应用现状、二氧化锆的特性、二氧化锆的稳定化处理工艺及稳定二氧化锆的应用。指出我国生产的钙稳定氧化锆的档次和品质与国外的相比还有一定差距，还不能满足连续铸造等方面的应用要求。随着耐火材料及陶瓷材料的发展，稳定型二氧化锆的需求前景看好。今后，应大力开发分散性好、粒度细、粒度分布窄、成本低的稳定型二氧化锆粉体，以满足我国耐火材料和特种陶瓷材料的发展需要。     

氧化锆材料的掺杂机理探讨

氧化锆基陶瓷材料具有良好的物理性能和化学性能，在很多高新技术产业方面得到广泛的应用。但纯氧化锆与氧化锆陶瓷随温度的升高产生由单料→四方→立方的转变，这种相结构的变化导致性能不稳定，并伴随着体积发生变化使材料遭到破坏。作者综述了近年来对氧化锆掺杂稳定机理的研究，主要包括：低价阳离子掺杂机理，同价阳离子掺杂机理和多相掺杂机理。其中心思想认为空穴是影响氧化锆结构稳定性的最重要因素。并着重叙述了不同价态对结构稳定性的影响。     

Application of Solid Electrolyte Cells to Study of Thermodynamic Properties of RE－O－F Systems

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｏｌｉｄＥｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅＣｅｌｌｓｔｏＳｔｕｄｙｏｆＴｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＲＥ－Ｏ－ＦＳｙｓｔｅｍｓＨｏｎｇＹａｎｒｕｏａｎｄＬｉＬｉａｎｓｈｅｎｇ（洪彦若）（李联生）（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ...     

氧化锆陶瓷的制备及其应用

介绍了氧化锆的基本性质、氧化锆超细粉体的制备方法、高性能氧化锆陶瓷材料的成型工艺以及其在各领域的应用情况。     

Y2O3掺杂ZrO2基电解质材料的离子传导性能及研究进展

纯二氧化锆掺杂了与锆离子半径相近的低价阳离子后,会产生较多氧空穴,可以实现离子导电.其中Y2O3,掺杂ZrO2基电解质材料有着优越的离子传导能力,它已经被广泛的应用到传感器和固体电解质上.介绍了Y2O3掺杂ZrO2基电解质材料导电的机理,简述了YSZ材料以及多元掺杂的ZrO2基电解质材料的研究进展.     

钆掺杂氧化铈固体电解质低温电性能的研究

采用固相反应法成功制备了电解质Ce0.8Gd0.2O1.9（CGO）。在250℃～600℃范围内利用交流阻抗谱技术测试了分别以Pt和Ag作电极的CGO的导电性能和界面行为，探讨了低温下电导率与温度，界面电阻与温度和频率等之间的关系；并对O2在电极表面的扩散机理进行研究。结果表明，用Pt或Ag作电极时，晶粒、晶界和总电导率与温度均严格遵守Arrhenius公式，CGO（Pt）的电导活化能Ea分别为0．41，0．51，0．42eV，CGO（Ag）的电导活化能Ea分别为0．43，0．55，0．42eV；晶界阻抗半圆中的特征频率与温度也均符合Arrhenius公式；Pt（Ag）／CGO的界面阻抗主要来自氧的扩散阻抗，其扩散活化能分别为0．32eV和0．52eV。