(La1-xSrx)2(Mo1-yGay)2O9-a的合成、導電性及應用.pdf

1、2000年,Lacorre課題組報道了一種新型的氧離子導體鉬酸鑭(La2Mo2O9),即使不摻雜低價金屬陽離子,其晶格內部也具有相當數(shù)量的本征氧空位,而且在同等條件下具有高于氧化釔穩(wěn)定的二氧化鋯(YSZ)的離子電導率,這引起人們極大的興趣。但其在580℃左右存在高溫立方相與低溫單斜相的轉變,并導致電導率的突變,使其在實際應用中受到很大限制。
　　 近年來,大量研究工作集中在La2Mo2O9不同位置進行摻雜來抑制相變的發(fā)生及提高電

2、導率。但至今尚未見到關于Sr2+,Ga3+雙摻雜La2Mo2O9的報道,而且也未見到關于La2Mo2O9基電解質的質子導電性的報道。
　　 本文通過固相反應法合成了(La0.95Sr0.05)2(Mo1-yGay)2O9-α(y=0,0.01,0.03,0.05)系列陶瓷樣品,分別對樣品進行了XRD、SEM表征。以該系列樣品為固體電解質、多孔性鉑為電極,采用交流阻抗譜、氣體濃差電池等方法研究了各樣品在550～1000℃下不同氣氛

3、中的導電特性。結果表明:所有樣品均為立方相La2Mo2O9結構,Ga3+在(La0.95Sr0.05)2(Mo1-yGay)2O9-α中的摻雜限度在0.03和0.05之間；干燥氧濃差電池電動勢的實測值與理論值吻合得很好,氧離子遷移數(shù)幾乎為1,表明樣品在測試溫度下、干燥含氧氣氛中幾乎為純的氧離子導體；濕潤氧濃差以及水蒸氣濃差電池電動勢的測試結果表明,樣品在測試溫度下、濕潤含氧氣氛中為純氧離子導體,質子導電性可忽略不計；樣品氧離子電導率受摻

4、雜離子濃度的影響,大小變化次序為:σ(y=0.03)<σ(y=0)<σ(y=0.01)。
　　 與母體相比,上述系列樣品雖然抑制了相變的發(fā)生,但電導率稍有降低。這可能是由于摻雜量過大所致。因此本研究將Sr2+摻雜量適當降低為0.03,采用固相法合成了(La0.97Sr0.03)2(Mo1-yGay)2O9-α(y=0,0.01,0.03,0.05,0.08)系列陶瓷樣品,并對樣品進行了XRD、SEM、DSC表征以及電性能測試。研

5、究發(fā)現(xiàn):Ga3+在(La0.97Sr0.03)2(MO1-yGay)2O9-α中的摻雜限度在0.05和0.08之間；DSC分析及電導率測試表明,y≤0.05雙摻雜樣品完全抑制了相變；在測試溫度下、干燥以及濕潤含氧氣氛中,樣品均幾乎為純氧離子導體,質子導電性可忽略不計；隨著摻雜量y的增大,氧離子電導率先增大后降低,大小次序為:σ(y=0.05)<σ(y=0)<σ(y=0.03)<σ(y=0.01),1000℃時,y=0.01樣品具有最高的