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钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3,NBT)作为一种无铅压电材料已被广泛研究,但有研究人员发现其亦是一类极具潜力的固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质材料。截至目前,关于将NBT应用于SOFC电解质材料的研究仍处于起步阶段。虽然已有部分文献对具有Na0.5+xBi0.5-xTiO3-δ形式,A位具有满化学计量数的NBT材料进行了相关报道,但这些研究都仅局限于某种特定的配比,一个更系统的研究还有待深入。此外,由于实验条件下无法做到绝对干燥,因此以氧离子电导为主的NBT电解质是否存在H+(质子)电导仍值得探讨。本次实验利用传统的固相反应法制备了一系列具有Na0.5+xBi0.5-xTiO3-δ形式的NBT材料,通过改变标称的Na/Bi配比,在一个更宽范围内(0≤x≤0.1)系统地研究其对NBT材料微结构、相组成及电导性能的影响。同时,本研究考虑了 NBT材料中质子传导的可能,提出了一个同时具有氧离子、质子、电子传导的三载流子迁移等效电路模型,对传统的离子迁移数测定方法进行改进。利用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析、电化学交流阻抗等测试技术对相关材料的晶体结构、微观形貌、相成分、电导率等进行表征。相关测试结果表明,所有制备出的煅烧粉末均表现出了斜方六面体的钙钛矿结构。粉末经过压片烧结后,样片中发现有第二相存在,并且第二相的含量随标称Na/Bi 比的增加而逐渐增多。进一步的元素分析表明这类第二相主要由具有不同Na/Ti 比的钛酸钠盐组成。当x ≤ 0.03时,Na0.5+xBi0.5-xTiO3-δ的晶粒电导率与晶界电导率均随着标称Na/Bi 比的增加而显著升高,但当x值继续增大时,这两种电导率几乎保持不变。其中,当x=0.03时,Na0.53Bi0.47TiO2.97的晶粒电导率是同测试温度下Na0.5Bi0.5Ti03的5.5—7.5倍。此外,本研究中所提出的三载流子迁移模型当只考虑氧离子与电子电导时可推导出经典的Liu氏离子迁移数测定模型。