【摘 要】
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固体电解质材料又被称为超离子导体,其在固体状态之下,就能有着和液态电解质相媲美的电导率。相对于传统的液态电解质,固体电解质具有安全性高,机械性能优异,热稳定性高等优点。针对目前的固体电解质类型,我们选取了若干铌酸盐化合物氧离子导体和钠离子导体作为我们的研究对象,通过对其结构和性能之间的关系探究,希望能为固体电解质研究提供一定的思路。本文主要的工作包含以下几个方面的内容:1、采用高温固相法合成了Ln
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固体电解质材料又被称为超离子导体,其在固体状态之下,就能有着和液态电解质相媲美的电导率。相对于传统的液态电解质,固体电解质具有安全性高,机械性能优异,热稳定性高等优点。针对目前的固体电解质类型,我们选取了若干铌酸盐化合物氧离子导体和钠离子导体作为我们的研究对象,通过对其结构和性能之间的关系探究,希望能为固体电解质研究提供一定的思路。本文主要的工作包含以下几个方面的内容:1、采用高温固相法合成了Ln1-xThxNb O4+x/2（x=0,0.1,0.2,0.3,Ln=Nd,Gd,Lu）系列的稀土铌酸盐掺杂Th4+的间隙氧缺陷氧离子导体。PXRD证明在常温下,为单斜褐钇铌矿结构（空间群I2/C）。我们发现Ln Nb O4（Ln=Nd,Gd）母体本身存在一定的离子导电能力,载流子的来源可能是Ln3+被氧化导致的间隙氧缺陷。Nd Nb O4中随着Th4+掺杂浓度升高导电能力下降,这是由于增加的间隙氧浓度也加大了缺陷的缔合程度,使得电导率降低。Gd1-xThxNb O4+x/2（x=0,0.1,0.2,0.3）的交流阻抗测试结果表明其氧离子导电能力基本不受缺陷浓度的影响。结合空气和氩气气氛下的测试,我们证明了其本身存在一定的电子导电成分。2、采用高温固相法合成了Na Nb1-xGaxO3-x（x=0,0.1,0.2,0.3）,均为四重正交扭曲钙钛矿结构（Pbcm）。电导率随着掺杂浓度的提高而升高。我们用一部分的Ta5+取代了Nb5+,得到了固溶产物Na Nb0.7-xTaxGa0.3O0.7（x=0.1～0.6）,在Ta5+掺杂浓度较低的范围（x=0.1,0.2）,其晶体结构更接近于Na Nb O3的结构类型（Pbcm）,而在Ta5+掺杂浓度较高的范围（x=0.5,0.6）,其更接近于Na Ta O3的双重扭曲正交钙钛矿结构（Pnma）。由于Nb5+的有效电负性要高于Ta5+,形成了不规则Nb O6和规则的Ta O6八面体。两种八面体的不同构造导致Nb5+和Ta5+阳离子层状有序分布。这种有序分布排列导致了氧空位的间接有序分布,反而使得电导率下降。3、通过高温固相法成功合成了La3+掺杂的钙钛矿结构NaxLa（1-x）/3Nb O3（x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7）。x≥0.4时,La3+与Na+随机的占据晶格A1和A2位置,呈现无序的分布。当x≤0.3时,A1层全空,La3+与Na+随机的均匀占据A2层,A位离子呈现有序的分布。随着Na+含量的减少,结构中A位空位浓度的增加,离子电导率会有一个明显的升高。在空位低浓度区间（x≥0.4）,空位浓度的增加对电导率贡献较大。高浓度空位的样品,结构演变对电导率的升高贡献更大。A位离子的有序分布形成了可供离子迁移的全空的孔道,大幅提高电导率。
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