固体电解质是指在固态情况下全部或主要因离子的迁移使得离子电导率与熔盐或强电解质水溶液相近的物质。在一定的温度控制范围内,温度的变化会引起电导率连续的变化。固体电解质中最为突出的研究是质子导体和氧离子导体。
目前研究中低温质子导体大部分在磷酸系列,高温质子导体的研究则主要集中在钙钛矿型固体氧化物材料。
钙钛矿结构具有ABO 3 化学式(A可以是+1、+2、+3价的阳离子,B是+5、+4及+3价的阳离子),其中A的位置在4个八面体的中心,与O 2- 组成了12配位,B的位置在6个O 2- 组成的八面体中心,(见图)通过对A和B位阳离子进行掺杂,比如用+3价的稀土离子M代替+4价的B位离子,在这种情况下就会产生了过剩的负电荷,为了保证材料整体保持电中性,肯定会产生带正电的氧缺陷Vo或电子孔穴h,构成AB X M 1-X O 3-D (X表示掺杂元素所形成的固溶体的范围,X小于或等于0.2:D表示每一个钙钛矿单元中所含氧缺陷的个数) [1,2] 。
1.仪器
高温箱式电炉 分析天平 玛瑙研钵 球磨机(2台)
2.试剂(分析纯)
SrCO 3 ;CeO 2 ;相应金属氧化物;无水乙醇。
1.SrCO 3 ;CeO 2 ;相应金属氧化物按所需摩尔计量用无水乙醇湿法混合研磨1h,置于球磨机中研球磨2h。
2.置于高温电炉中,在空气中1350℃预烧10h。
3.初烧产物在球磨机中球磨1h,经80mesh过筛后,在不锈钢模具中以100MPa压力压制成直径约为18mm、厚度约2mm的圆形薄片。
4.置于高温电炉中,在空气中1520℃下烧结10h。将烧结体加工成直径13mm,厚度1mm的样品,用作电解质隔膜,可以进行电性能测试。
[1] Matsushita E.,Solid State Ionics,2001,145,445.
[2]马桂林,顾仁敖,石慧,化学学报,2001,59,2084。