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磷灰石型硅酸镧固体氧化物电解质(La9.33Si6O26,LSO)在中低温下具有较高的离子电导率以及较宽的氧分压,因此,LSO在燃料电池的应用中具有较好的应用前景。而La位和Si位的共掺杂是目前对磷灰石型硅酸镧电解质进行掺杂改性研究的重要途径之一。本文采用尿素-硝酸盐燃烧法,选取Al为Si位掺杂元素,Nd、Pr和Sm为La位掺杂元素,以氧化镧为La源,正硅酸四乙酯为Si源,尿素为燃烧剂,在600℃点燃的条件下合成Al单掺杂磷灰石型硅酸镧固体电解质以及Al和稀土元素（Nd、Pr、Sm）共掺杂磷灰石型硅酸镧电解质粉体,然后通过压制成型、烧结制得磷灰石型硅酸镧固体电解质。同时,采用计算模拟的方式研究了磷灰石型硅酸镧固体电解质的晶胞结构;通过SEM、烧结后相对密度与线收缩率的测定、XRD、FT-IR、XPS以及EIS等测试手段对掺杂样品的最佳烧结温度、晶体结构以及电导性能进行了分析表征,并结合分析结果对掺杂后样品的电导增强机理进行了探讨。结论如下:1、首先,理论上研究了La9.33Si6O26、Al单掺杂硅酸镧电解质以及Al和Pr共掺杂硅酸镧电解质的晶胞结构的掺杂模拟。通过第一性原理对其晶胞结构进行计算,结果表明:Al单掺杂以及Al和Pr共掺杂均会导致硅酸镧电解质的晶格常数变大、晶胞体积发生膨胀。除此之外,通过掺杂模拟还发现,稀土元素Pr的掺杂会导致Al和Pr共掺杂硅酸镧电解质晶体结构中的间隙氧增加,Al-O键键长变短。2、其次,通过实验研究了Al单掺杂对硅酸镧电解质的最佳烧结温度、晶体结构以及电导性能的影响。通过SEM以及烧结后相对密度与线收缩率的测定初步确定了1 500℃为实验的最佳烧结温度,当1 500℃进行烧结时,Al单掺杂La9.33Si6-xAlxO26-0.5x的相对密度为81%左右,线收缩率为9%左右,且实验发现Al的掺杂含量对烧结体的烧结性能没有较大的影响。通过XRD、FT-IR以及XPS对La9.33Si6-xAlxO26-0.5x的晶体结构进行了表征,结果表明:Al掺杂后不会破坏磷灰石型硅酸镧电解质特殊的P63/m结构,并且Al3+掺杂后取代Si4+,为了电价平衡,会在硅酸镧晶胞内产生氧空位VO··。通过EIS对La9.33Si6-xAlxO26-0.5x的电化学性能进行分析,结果表明:随着Al掺量增加,硅酸镧电解质的电导率呈先增大后减小的趋势,其活化能呈先减小后增大的趋势,且当Al掺量为0.5时,La9.33Si5.5Al0.5O25.75的电导率达到最大值1.72×10-4S·cm-1。Al单掺杂增强硅酸镧电解质电导率的原因是:Al3+掺杂后,在硅酸镧晶胞结构中产生了氧空位VO··,氧空位VO··的生成降低了间隙氧在离子传输过程中的空间阻力,因此加快了传导速率,从而导致电导率增大,而随着Al掺杂量的继续增加,会导致晶胞中间隙氧的浓度降低,因此电导率也会随之减小,该电导率增强机理也被称之为:氧空位缺陷增强电导机理。3、最后,在Al单掺杂实验的基础上,研究了Al和稀土元素（Nd、Pr、Sm）共掺杂对硅酸镧电解质的最佳烧结温度、晶体结构以及电导性能的影响。通过对比不同温度下烧结的Al和稀土元素共掺杂硅酸镧电解质的SEM图以及相对密度与线收缩率的测定结果最终确定了本实验体系下的最佳烧结温度为1 500℃。1 500℃烧结时,La9.33RySi5.5Al0.5O25.75+1.5y烧结体的相对密度约为82%,线收缩率约为10%。通过XRD、FT-IR以及XPS对La9.33RySi5.5Al0.5O25.75+1.5y的晶胞结构进行分析,结果表明:Al和稀土元素均成功掺杂,其中,Al掺杂为Si位掺杂,取代了[Si O4]中部分Si4+形成了[Si（Al）O4],且使得硅酸镧晶胞中生成了氧空位VO,而稀土元素掺杂则为La位掺杂,占据了La3+之间的阳离子空位,降低了晶胞中的阳离子空位浓度,增加了晶胞中的间隙氧离子Oi*2-浓度。通过EIS对La9.33RySi5.5Al0.5O25.75+1.5y的电导性能分析,结果表明:加入稀土元素（Nd、Pr、Sm）共掺杂后,硅酸镧电解质的电导率也有明显的进一步提升,在600℃测量时,La9.33Nd0.4Si5.5Al0.5O26.35的电导率为6.46×10-4S·cm-1,La9.33Pr0.5Si5.5Al0.5O26.5的电导率为5.90×10-4S·cm-1,La9.33Sm0.2Si5.5Zn0.5O26.05的电导率为2.56×10-4S·cm-1。Al和稀土元素共掺杂增强电导的原因主要为:掺杂后,在硅酸镧晶格中Al取代了Si,稀土元素占据了阳离子空位,此时,为了电价平衡,硅酸镧电解质中会生成氧空位VO··,并且增加了间隙氧Oi*浓度,氧空位的产生导致了间隙氧离子传输过程中的空间阻力下降,因此传导速率变快,而稀土元素的掺杂不仅增加了间隙氧Oi*的浓度,同时降低了阳离子空位的浓度,使得间隙氧与阳离子空位之间形成的负缺陷叠合中心减少,从而在更大程度上降低了间隙氧的传输阻力,提升了电解质的电导率。因此提出了氧空位-间隙氧浓度-阳离子空位浓度协同增强电导机理。