金属学报  2012, Vol. 48 Issue (5): 575-578    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00776

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掺杂Sc的CaZrO3的制备及电学性能

厉英,丁玉石,崔绍刚,王常珍

东北大学 材料与冶金学院, 沈阳 110819

PREPARATION AND ELECTRICAL PROPERTIES OF Sc--DOPED CaZrO3

LI Ying, DING Yushi, CUI Shaogang, WANG Changzhen

College of Materials and Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 110819

厉英,丁玉石,崔绍刚,王常珍. 掺杂Sc的CaZrO₃的制备及电学性能[J]. 金属学报, 2012, 48(5): 575-578.
, , , . PREPARATION AND ELECTRICAL PROPERTIES OF Sc--DOPED CaZrO₃[J]. Acta Metall Sin, 2012, 48(5): 575-578.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(1051 KB)   摘要: 采用掺杂Sc2O3, 通过固相反应法制备了CaZr1-xScxO3-α(x=0, 0.1, 0.15)材料. 在610---850℃采用交流阻抗谱法测定了CaZr1-xScxO3-α的电导率及电导激活能, 并对CaZrO3掺Sc及掺In样品的电学性能进行了比较. 结果表明: 在610---850℃,CaZrO3的电导率为4.3×10$-19---1.4×10-6 S/cm,CaZr1-xScxO3-α(x=0.1, 0.15)的电导率为1.16×10-4---1.4×10-3S/cm,CaZr1-xInxO3-α(x=0.1, 0.15)的电导率为0.34×10-4---4.33×10-4 S/cm, 且随着温度的升高而提高; 掺杂能极大提高CaZrO3的电导率, 并随着掺杂量的增加, 电导激活能降低, 电导率增加; 温度及掺杂量相同时, 掺Sc材料电导率明显高于掺In材料, 说明掺Sc对提高材料的电导率更有效. 关键词 ： 固体电解质,  质子导体,  掺杂,  电化学阻抗谱,  电导率     Abstract：CaZrO3 solid state electrolyte displays proton conductivity and high chemical stability. The Sc doped CaZrO3 proton conductors were prepared by solid state reaction in order to improve the conductivity in this study. XRD analysis suggest that CaZr1-xScxO3-α(x=0, 0.1, 0.15) samples were synthesized completely. The electrochemical impedance spectra were applied to study the conductivities and the activation energy for proton diffusion of the CaZr1-xScxO3-α(x=0, 0.1, 0.15) in the temperature range of 610---850℃, and the electric conductivities of CaZr1-xScxO3-α were compared with those of CaZr1-xInxO3-α. The experiment results show that the electric conductivities of CaZrO3, CaZr0.9Sc0.1O3-α, CaZr0.85Sc0.15O3-α, CaZr0.9In0.1O3-α and CaZr0.85In0.15O3-α are 4.3×10-19---1.4×10-6 S/cm (610---850℃), 1.16×10-4---4.6×10-4 S/cm (690---850℃), 1.8×10-4---1.4×10-3 S/cm (610---850℃), 0.34×10-4---4.30×10-4 S/cm (741---847℃) and 0.57×10-4---4.33×10-4 S/cm (585---814℃), respectively. These conductivities results show that the conductivity of CaZrO3 proton conductor can be significantly improved by doping. The conductivities of CaZrO3 increase with the Sc doping content and temperature increasing. The results reveal that the conductivities of CaZr1-xScxO3-α are higher than those of CaZr1-xInxO3-α. Sc--doping is more beneficial for increasing the conductivity of CaZrO3 solid state electrolyte. Key words： solid state electrolyte    proton conductor    doping, electrochemical impedance spectroscope    conductivity 收稿日期: 2011-12-09      ZTFLH:  O646   基金资助: 国家自然科学基金项目50774018和51074038, 中央高校基本科研业务费专项资金项目N100602008资助 作者简介: 厉英, 女, 1963年生, 教授, 博士 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 厉英 丁玉石 崔绍刚 王常珍 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2011.00776      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2012/V48/I5/575 [1] Hibino T, Hashimoto A, Suzuki M, Sano M.  J Electrochem Soc, 2002; 149: A1503 [2] Patcharavorachot Y, Brandon N P, Paengjuntuek W, Assabumrungrat S, Arpornwichanop A.Solid State Ionics, 2010; 181: 1568 [3] Wang W, Virkar A V.  Sens Actuators, 2004; 98B: 282 [4] Li Y, Yang Y J, Wang C Z.  Metall Mater Trans, 2008; 39B: 291 [5] Maffei N, Kuriakose A K.  Sens Actuators, 1999; 56B: 243 [6] Li Y, Wang C Z, Zhang Z L, Wang J X.  J Mater Sci Technol, 2010; 26(10): 957 [7] Li Y, Ding Y S, Hu J T, Wang C Z.  Acta Metallurgica Sinica, 2011; 47: 553     (厉英, 丁玉石, 胡景涛, 王常珍. 金属学报, 2011; 47: 553) [8] Li Y, Wang C Z.  J Rare Earths, 2008; 26: 337 [9] Iwahara H, Esaka T, Uchida H, Maeda N.  Solid State Ionics, 1981; 3--4: 359 [10] Iwahara H, Uchida H, Maeda N.  Solid State Ionics, 1983; 11: 117 [11] Li Y S, Ding Y S, Wang C Z.  Mater Sci Forum, 2010; 654--656: 2014 [12] Uchida H, Yoshikawa H, Esaka T, Ohtsu S, Iwahara H.  Solid State Ionics, 1989; 34: 103 [13] Iwahara H, Uchida H, Ono K, Ogaki K.  J Electrochem Soc, 1988; 135: 529 [14] Yajima T, Iwahara H.  Solid State Ionic, 1992; 50: 281 [15] Iwahara H.  Solid State Ionics, 1992; 52: 99 [16] Yajima T, Suzuki H, Yogo T, Iwahara H.  Solid State Ionics, 1992; 51: 101 [17] Yajima T, Suzuki H, Yogo T, Iwahara H.  Solid State Ionics, 1991; 47: 271 [18] Ding Y S, Li Y, Zhang Y, Wang C Z.  Adv Mater Res, 2011; 287--290: 939   [1] 王福容, 张永梅, 柏国宁, 郭庆伟, 赵宇宏. 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