鐵摻雜氧化鋯固體電解質(zhì)結構及性能研究.pdf

1、氧化鋯固體電解質(zhì)具有高的離子電導率、良好的結構穩(wěn)定性，成為固體燃料電池及冶金定氧傳感器用固體電解質(zhì)的首選材料。然而純氧化鋯固體電解質(zhì)的晶型隨著溫度的變化是不穩(wěn)定的，必須向氧化鋯固體電解質(zhì)中添加各種穩(wěn)定劑。在冶金生產(chǎn)和高溫冶金物理化學研究中應用最廣的固體電解質(zhì)就是以氧化鋯為基體，摻雜一定量的二價或者三價氧化物(如CaO、MgO、Y2O3和其他稀土氧化物)燒結制成的代位固溶體高溫固體電解質(zhì)。
　　 本文以MgO和Fe2O3共同作為穩(wěn)

2、定劑摻入氧化鋯中，采用固相反應法制備了鐵鎂共摻雜氧化鋯固體電解質(zhì)。通過XRD、SEM及交流阻抗分析等測試手段和技術對制備樣品進行了結構表征和性能測試，重點討論了氧化鐵的摻入對氧化鎂穩(wěn)定氧化鋯固體電解質(zhì)的相組成、微觀結構及電性能的影響規(guī)律。
　　 XRD測試結果表明氧化鐵單獨摻雜氧化鋯中并不起穩(wěn)定劑作用，但是與MgO共摻雜后對MgO穩(wěn)定作用起催化劑作用，促進了其在較少摻入量、較低溫度下產(chǎn)生較多的立方相。因此，為了獲得預期相組成固體

3、電解質(zhì)，必須綜合協(xié)調(diào)好氧化鐵、氧化鎂摻入量與燒結溫度的關系。通過SEM測試結果發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象，摻雜氧化鐵的樣品發(fā)現(xiàn)了特殊的網(wǎng)格狀晶形，并且網(wǎng)格狀晶形的含量與氧化鐵的摻入量具有明顯依賴關系。同時氧化鐵在適宜的摻入量下能夠促進氧化鋯固體電解質(zhì)體系的致密性。
　　 利用交流阻抗譜技術研究了不同組分、不同燒結溫度下系列樣品的導電性，系統(tǒng)深入的探討了氧化鐵對固體電解質(zhì)的電導特性的影響。研究結果表明，氧化鐵的摻入改變了體系的電導特性，增