釔穩(wěn)定氧化鋯-硅酸鑭復合氧離子導體的制備、導電性及相關機理.pdf

1、納米復合材料集兩種或兩種以上材料組元的納米特性和復合特性于一體，從而在性能上表現(xiàn)出優(yōu)于或完全不同于單個組元的特性。納米復合后，兩相界面占體積比例高，且由于結(jié)構(gòu)的差異在界面處產(chǎn)生高密度缺陷。而界面缺陷區(qū)中，空間電荷的重排以及品格失配引起的應變勢場對材料綜合導電性的變化產(chǎn)生重要作用。因此，納米復合技術(shù)成為功能材料領域研究發(fā)展的重要手段，該技術(shù)為改善氧離子電解質(zhì)材料的離子導電性提供了新思路。
　　 論文結(jié)合8 mol％氧化釔穩(wěn)定氧化鋯

2、(YSZ)和磷灰石型硅酸鑭(La10-xSi6O27-δ，LSO)的結(jié)構(gòu)和物化特性，通過不同的實驗方法以及兩相含量的變化研究復合電解質(zhì)導電性的變化并討論相關機理。在交流阻抗技術(shù)的理論基礎上，利用Zview軟件模擬晶粒和晶界電阻電容值變化時材料總電導的變化規(guī)律。另外，還重點討論了晶粒納米化對材料導電性的影響、納米尺寸下晶界特性的轉(zhuǎn)變及其產(chǎn)生的效應。工作主要涵蓋以下內(nèi)容：
　　 (1)利用共沉淀法合成YSZ和La10-xSi6O27

3、-δ，對比并討論結(jié)構(gòu)變化對材料導電性的影響。著重討論立方和四方Y(jié)SZ結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變方式以及轉(zhuǎn)變前后載流子濃度及導電通道的變化。分析了La含量變化時磷灰石結(jié)構(gòu)的變化及其如何影響氧離子通道，進而影響材料導電性等問題。
　　 (2)通過固相混合的方式將YSZ和LSO納米粉體復合制備成兩相共存的氧離子復合電解質(zhì)。通過LSO含量的變化，結(jié)合空間電荷理論、界面應變場理論和滲流理論討論兩相復合后材料的導電機理。分析認為對于高缺陷濃度的氧離子導體，復

4、合界面區(qū)的空間電荷層非常窄，對材料綜合導電性的影響可忽略。而界面應變區(qū)內(nèi)的應變和位錯群則是氧離子遷移的關鍵通道并主導界面導電，結(jié)合滲流理論說明導電通道的連通性對材料導電性的影響。
　　 (3)利用改性共沉淀法制備了YSZ-15wt％LSO納米復合氧離子導體。主要分析討論沉淀體表面進行改性處理的機制以及產(chǎn)生的效應。聚乙二醇的大分子結(jié)構(gòu)通過空間位阻效應將沉淀粒子分隔防止團聚，而檸檬酸則是通過靜電排斥作用使顆粒分散。另外，納米顆粒的高