磷灰石结构La_(9.33)Ge_6O_(26)电解质材料的熔盐法制备和表征

【摘要】在最近几十年，因高效的能量转化效率、清洁的能量转换以及良好的潜在应用前景等优点，作为中温固体氧化物燃料电池的新型电解质材料潜在选择的磷灰石结构锗酸镧材料，得到了全世界的广泛关注。相比传统电解质材料的空穴传导机制,磷灰石结构锗酸镧电解质材料具有独特的间隙氧传导机制。因此，磷灰石结构锗酸镧电解质材料在中温(500°C-800°C)范围内展现出非常突出的氧离子导电能力。在这种背景下，对La9.33Ge6O26磷灰石类电解质的制备进行研究。La9.33Ge6O26传统制备方法一般为固相反应法，该方法制备温度过高，在很大程度上限制了材料的制备。本文主要利用熔盐法合成La9.33Ge6O26材料粉体，以达到降低合成温度，改进粉体性能的目的。通过固相反应法和熔盐法制备La9.33Ge6O26材料粉体的对比，突出熔盐法制备La9.33Ge6O26材料粉体的优越性。熔盐选择LiCl和LiCl/NaCl(LiCl和NaCl质量比为1:1)混合物，同时对粉体及相应的片体进行了形貌、结构以及电学性能等多方面的测试。采用LiCl和LiCl/NaCl(LiCl和NaCl质量比为1:1)混合物熔盐法分别在750°C和600°C成功制备出纯净的磷灰石结构La9.33Ge6O26材料粉体，相比固相反应法的制备温度1100°C降低了500°C。制备得到的La9.33Ge6O26材料粉体为尺寸均匀、无团聚的纳米颗粒，有利于致密的片体的烧结；在1100°C的相对低温成功烧结得到致密的La9.33Ge6O26材料片体，有效地克服了高的烧结温度引起的Ge流失问题;由于材料片体的高致密度以及杂质相La2GeO5的排除，其展现出较高的电导率，在850°C时的电导率达到4.710-2Scm-1；利用熔盐反应法成功地解决了传统制备方法中遇到的Ge流失、团聚、结晶性不好等问题。但是，利用熔盐法制备La9.33Ge6O26材料粉体的过程中存在熔盐的比例和预烧温度阈值。另外，烧结时间的延长对二次烧结合成陶瓷电解质片体的致密度和晶粒饱满度以及导电性能的改进起着积极作用。
【作者】仲林红；
【导师】高伟；
【作者基本信息】吉林大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】中温固体氧化物燃料电池；熔盐法LiCl；LiCl/NaCl；电导率；

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