高温质子导体因其在氢传感器、固体氧化物燃料电池(SOFC)、水蒸气电解器、氢的分离与纯化、有机物的氢化和脱氢化、常压合成氨、核聚变反应堆废气中氢同位素的回收等电化学装置及膜反应器方面具有重要的应用价值和广泛的应用前景,已引起了人们的广泛关注。本研究通过高温固相反应法和微乳液法合成了La0.9Ba0.1Er1-xMgxO3-α(x = 0.05, 0.10, 0.15, 0.20)系列陶瓷样品,以合成的样品为固体电解质、多孔性铂为电极,分别采用气体浓差电池、交流阻抗谱和电化学氢分子透过等实验方法测定和研究了样品在500 ~ 1000℃下各气氛中的电导率、离子迁移数以及样品的离子导电性能;测定并比较了两种方法合成样品的氢-空气燃料电池性能;以La0.9Ba0.1Er0.85Mg0.15O3-α陶瓷样品为固体电解质,成功地进行了常压合成氨的研究。研究取得的主要成果如下:(1)该系列样品均为单一的斜方相钙钛矿结构。(2)氢浓差电池电动势的实测值与理论值吻合得很好,离子迁移数为1,表明该系列样品在氢气气氛中是纯的离子导体;干燥的氧浓差电池电动势实测值远低于理论值,表明样品在干燥的高氧分压气氛中是一个氧离子与电子空穴的混合导体。(3)研究了样品在不同氧分压气氛中的导电性。结果表明,在低氧分压pO2 = 10-7 ~ 10-20 atm范围内,lgσ? ~ lg(pO2)成水平直线关系,总电导率与氧分压变化基本无关,样品几乎为纯的离子导体,这与氢浓差电池电动势测定结果一致;而在高氧分压(pO2 = 10-5 ~ 1 atm)下,总电导率随氧分压的增大而增大,样品为离子和电子空穴的混合导体,这与干燥氧浓差电池电动势测定结果一致。(4)研究了样品的电化学氢透过(氢泵)性能。在较低的电流密度下,系列样品的电化学氢分子透过速率的实测值与根据法拉第定律求得的理论值吻合得较好,由此求得样品在氢气气氛中的质子迁移数几乎为1,这就证实了该系列陶瓷样品在氢气气氛中是质子导体。(5)镁在铒位的掺杂量x对样品的电导率有着显著影响。在湿润氢气气氛中,系列样品中,x = 0.15的陶瓷样品具有最高的电导率,1000℃时电导率达到4.3×10-3S·cm-1,这与该样品具有最大有效氧空位浓度有关,且高于单掺杂的La0.9Ba0.1ErO3 1000℃时的电导率。(6)研究了两种方法合成样品的氢-空气燃料电池性能,结果发现,在相同条件下两种方法制备的样品具有相当的燃料电池性能。(7)以La0.9Ba0.1Er0.85Mg0.15O3-α陶瓷样品为电解池的固体电解质,以N2和H2为原料,成功地进行了常压条件下合成氨的试验,氨的生成速率为1.2×10-9 mol·s-1·cm-2。(8)用高温固相法合成了La0.9Sr0.1Er0.85Mg0.15O3-α陶瓷样品,并采用多种电化学方法对其导电性能进行了测试,结果发现该样品与掺Ba系列样品具有相似的导电性能。