Ca2+掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3氧离子导体性能的影响

2025-04-28 20 0.78M 0

  提高固体电解质材料的离子电导率,对于降低固体氧化物燃料电池的运行温度、延长其使用寿命等方面具有重要的意义。采用固相反应法制备了钙钛矿结构的Ca2+掺杂的Na0.5Cax Bi0.5-xTiO3氧离子导体,系统研究了Ca2+掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3材料电学性能与氧离子输运的影响。结果表明,Na0.5Cax Bi0.5-xTiO3材料的晶粒电导率随Ca2+掺杂含量提高呈现出先增加后减小的规律。当Ca2+掺杂含量为6 mol%时,Na0.5Cax Bi0.5-xTiO3材料的晶粒电导率达到了最大值,其晶粒电导率在573 K时可达2.22×10-4 S/cm,高于母相Na0.5Bi0.5TiO3材料将近一个数量级。当Ca2+掺杂含量低于6 mol%时,随Ca2+掺杂含量的增加,氧空位浓度增大且能动性增强,导致了导体Na0.5Cax Bi0.5-xTiO3(x=0, 0.02, 0.04,0.06)电导率的提升。当Ca2+掺杂含量高于6 mol%时,形成的缺陷对会造成Na0.5Bi0.5TiO3材料中氧空位有效浓度和能动性的下降,进而导致了材料晶粒电导率的下降。该研究可为Na0.5Bi0.5TiO3材料电化学性能优化提供理论参考。



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