摻杂CeO₂（DCO）被认为是目前最佳的中温固体氧化物燃料电池（IT-SOFC）电解质材料,然而CeO₂基氧化物在还原气氛中易被还原,产生一定程度的电子导电,导致电池的开路电压降低。针对这一问题,研究者们提出了双层电解质结构,即在DCO电解质的阳极侧表面制备一层纯的氧离子导体隔膜作为电子阻挡层。8 mol%氧化钇稳定的氧化锆（8YSZ）在还原气氛中性质稳定、力学性能好、电子电导率几乎为零、热膨胀系数与摻杂CeO₂接近且成本低廉,因此8YSZ可用作DCO电解质的电子阻挡层材料,但纯8YSZ的离子电导率在800℃以下显著下降,不适合作为IT-SOFC的电解质。基于Zr O₂基电解质的性能与其微观结构密切相关,通过掺杂和以超细粉体为原料,能有效地改善其微观结构,从而提高其烧结性能和中温离子电导率,提出制备单或多元素摻杂8YSZ电解质材料。本文用溶胶-凝胶法制备了纯8YSZ、单元素（仅铁/铈/铜一种元素）掺杂和多元素（铁-铈/铜-铈两种与铁-铈-铜三种元素）共摻杂8YSZ粉体,并用干压成形-烧结法制备了掺杂和未掺杂的8YSZ电解质片。探讨了煅烧温度对于粉体物相和晶粒大小的影响规律;表征了制备的纯8YSZ电解质片的表面形貌和截面结构、烧结性能以及电性能;分别研究了铁、铈、铜单元素摻杂,铈-铁、铈-铜两种元素以及铁-铈-铜三种元素共掺杂对于8YSZ表面形貌、截面结构、烧结性能以及电性能的影响,并通过分析和比较确定了铁、铈、铜各元素的最佳摻杂量,从而为设计和制备符合要求的DCO电子阻挡层材料提供实验依据。研究结果表明:用溶胶-凝胶法合成8YSZ粉体过程中,前驱体凝胶的最佳煅烧温度为600℃,其在600℃煅烧2 h后,粉体为白色,呈多孔膨松态的网状结构、且粉体中存在大量的空腔微孔,粉体为立方相氧化锆,平均晶粒尺寸为7.0 nm。煅烧温度升高使掺钇的氧化锆获得更大的微晶尺寸和更高的结晶度。纯8YSZ电解质片的相对密度为66.0%,物相为立方氧化锆,平均晶粒尺寸为0.79μm。此外,纯8YSZ电解质片的表面和截面都存在较多的孔隙。单元素掺杂时,铁和铜的最佳掺入量都为2 mol%左右。所有掺杂样品均为立方相结构,且相对密度和离子电导率均高于纯8YSZ。铁和铜都可作为8YSZ的有效烧结助剂,提高样品的相对密度,掺入铈对于8YSZ烧结性能的影响较小。单元素掺杂样品中,5%Fe-8YSZ的相对密度最高为90.5%,且其平均晶粒尺寸最大,为4.60μm;2%Fe-8YSZ离子电导率最高,在500℃和750℃时,其电导率分别为纯8YSZ的3.16倍和3.19倍。多元素共掺杂时,所有掺杂样品也均为立方相结构且相对密度和离子电导率均高于纯8YSZ。共掺杂样品中,1%Fe-3%Ce-1%Cu-8YSZ相对密度最高为84.0%,平均晶粒尺寸最大,为1.86μm,且其离子电导率最高,在500℃和750℃时,其电导率分别为纯8YSZ的3.25倍和3.56倍。