掺杂钼酸镧电解质的合成及性能研究

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工业排放及能源消耗由于对生态系统和人类健康构成严重威胁已成为迫切的环境问题。燃料电池作为新型低碳经济技术之一引起人们极大兴趣,新型钼酸镧(La2Mo2O9)离子导体由于在燃料电池方面具有较为优异的电学性能而得到了大量的研究。La2Mo2O9材料高温时为立方β-La2Mo209相,低温时为单斜α-La2Mo2O9相,然而反应过程中由β相到α相的结构转变使电导率(σ)突然下降。经研究在Mo位进行掺杂改性可以有效的抑制相变的发生,本文通过对Mo位进行掺杂得到的La2Mo2-x-x Nix09-δ、La2Mo2-xGex O9-δ和La2Mo2-xMgxO9-δ(0≤x≤0.4)药品研究掺杂后钼酸镧材料的电学性能。首先,使用固相法制备出La2Mo2-x-x NixO9-δ(0≤x≤0.4)样品,通过XRD、SEM等设备研究样品的晶体结构和微观形貌,然后通过EIS测试样品的电学性质。结果显示电导率在工作区间均呈线性增大并没有发生突变。由于Ni2+离子半径大于Mo2+,Ni2+的掺入使得晶格尺寸变大,且低价阳离子的加入丰富了氧空位,增强了氧离子的迁移动力。当镍离子含量过多时晶体内发生的晶格突变为氧离子移动带来阻碍以至于电导率变小,因此可以得出x=0.3时为最佳掺杂量。其次,使用同样的方法制备和表征La2Mo2-xGex O9-δ和La2Mo2-x-x MgxO9-δ(0≤x≤0.4)样品。电导率均随温度的增加线性增大,在580℃没有发现σ值的突然变化,而且La2Mo1.8Ge0.2O8.8和La2Mo1.8Mg0.2O8.6样品的σ值达到最高,这是由于x=0.2时氧离子通道达到最高,当掺杂量增加时发生晶格突变使得电导率下降。所以我们得到La2Mo1.7Ni0.3O8.4、La2Mo1.8Ge0.2O8.8和La2Mo1.8Mg0.2O8.6作为固体电解质材料,具有良好的潜在应用价值。
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