【摘 要】
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电解质作为固态氧化物燃料电池（SOFC）的核心部件可直接影响电池的性能,根据导电离子不同分为氧离子导体和质子导体。目前已知的电解质材料,因其较高的操作温度或较低的电导率等原因,导致在实际应用方面存在诸多问题。本论文采用传统高温固相法和新的合成方法以及新的设计思路,旨在寻找新型高性能的氧离子或者质子导体材料。主要围绕以下四个物质体系中进行详细研究:（1）Li2W2O7材料:使用传统固相法合成Li2W
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电解质作为固态氧化物燃料电池（SOFC）的核心部件可直接影响电池的性能,根据导电离子不同分为氧离子导体和质子导体。目前已知的电解质材料,因其较高的操作温度或较低的电导率等原因,导致在实际应用方面存在诸多问题。本论文采用传统高温固相法和新的合成方法以及新的设计思路,旨在寻找新型高性能的氧离子或者质子导体材料。主要围绕以下四个物质体系中进行详细研究:（1）Li2W2O7材料:使用传统固相法合成Li2W2O7材料,研究了材料的物相缺陷、电学性质以及离子导电机制。结果表明,Li2W2O7是一种新的氧离子和锂离子混合导体材料,在高温下以氧离子导电为主;中子衍射数据分析揭示了该材料在Li位和O位都有本征空位,这些空位为离子迁移提供了途径;并采用键价法对氧离子和锂离子可能的迁移途径进行深入分析。（2）LaNbO4基材料:采用传统固相法制备了一系列La1-xLixNbO4-x（0≤x≤0.4）和La1-xNaxNbO4-x（0≤x≤0.5）材料,并对其物相、结构和电学性能进行了深入研究。结果表明,Li和Na在La位固溶度极低,这与原子静态晶格模拟方法计算得到的较高的缺陷生成能的结果相一致。因此,所有制备的单相样品La1-xLixNbO4-x（0≤x≤0.3）以及La1-xNaxNbO4-x（0≤x≤0.4）都具有相似的化学成分、晶体结构和电学性质。（3）Sr2Ga2SiO7基玻璃陶瓷复合材料:使用气动悬浮激光加热法首次合成了名义组成为Sr Zr0.52Si0.48Ga2O6的Sr2Ga2SiO7基玻璃陶瓷材料,并对材料的物相以及电性能进行研究。结果表明,900°C下退火后的样品中除了Sr2Ga2SiO7还含有Sr O和SiO2混合玻璃态物质或者为玻璃态Sr SiO3;对其900°C下退火后的名义上为Sr Zr0.52Si0.48Ga2O6的材料以及名义上为La0.1Sr0.9Zr0.52Si0.48Ga2O6.05材料进行了电学性能研究,发现具有相似的电导率且电性能较差,掺杂并未提高导电性能。（4）高熵材料:使用传统固相法及气动悬浮激光加热法探索合成了一系列高熵氧化物,并对其电学性能进行研究。结果表明,CoAl2O4基高熵材料及CoGa2O4基高熵材料,电导率较低,不具有质子导电性且过量氧设计并未使电导率有所提升;La Sr Ga3O7基高熵材料通过制造氧空位以及引入过量氧的两种方法,均无质子导电性且其电导率较低;LaNbO4基高熵材料通过提高氧空位浓度,其结果具有较低质子导电性;Ba ZrO3基高熵材料经研究并无质子导电性。
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