Vol.15 No.3 郑敏辉等：SrCeO,基高温质子导体的制备与性能测定T ·311· 化学催化活性载体大大促进了甲烷非氧化偶联的反应速度。 Shin等()对SrCeO,.基单晶作了红外吸收光谱分析，确认质子H,靠近晶格氧形成 (OH)6。H的迁移属热激活过程，隧道效应可以忽略不计， 致密的材料作为固体电解质才能有效地阻止两电极物质的物理扩散，所以密度是评价 固体电解质的重要指标之一。Uchida等(”报导了密度在其理论值94%以上的钙钛矿旷型质 子导体才表现出良好的固体电解质作用。但目前大多数研究者制备的SCeO,等钙钛矿型 陶瓷密度在理论值的85%以下8-10：，在此基础上研究种种电性能似乎不能准确反映材料 本质。 从以往研究报导来看，提高烧结温度、延长烧结时间，喷雾冷冻干燥等工艺措施均未 能有效地使烧结体致密。本研究试使用助熔剂来解决这一问题，并测试分析助熔剂对 SrCeO,基陶瓷的电化学性能的影响。 1实验方法 化学组成为SrCeo5 Ybo.osO,-(x为氧空位)的陶瓷（以下均记作SCYB)经混料、焙 烧、磨碎、模压最后高温烧结而成。原料为纯度99.99%的SCO3,CεO2和Yb,O,。按配 比称重原料并加人少量HBO3,SC1,或SrF2为助熔剂，在尼龙罐内球磨混合后973K下 加热7.2ks除去有机杂质，然后装人刚玉坩埚内在1673K温度下固相反应7.2ks。一部分 混料在Perkin--Elmer热分析系统上作了差热(DTA)及热重(TG)分析。为确认焙烧过程中的 化学变化，参考DTA曲线，在各吸热峰前后温度下将装在各个小坩埚中的物料取出急 冷，然后作分未X线衍射分析(XRD)。XRD在D/max-B、日本理学X线衍射仪上 进行。固相反应后的粉料经球磨粉碎过筛。取部分粉料用比重瓶法作了密度测定。经 245MPa等静压成型做成柱状或管状坯体在1723K温度下烧结7.2ks最终制成SCYB陶 瓷。陶瓷密度、电导率、质子迁移数分别作了测定。由柱体切得1m厚薄片，其两面涂 敷烧结Pt或Ag/Pd电极。电导率测定在Solartron1174频率响应分析仪上.进行。组装如 图1所示装置，两隔离空间通入不同分压氢气即形成氢浓差电池。测定浓差电池电动热与 该氢分压及温度下理论电动势比较可求出质子迁移数。由于SCYB陶瓷中存在部分氧离子 空位电导，在图1装置中也试通入不同氧分压气体观察了电动势变化，看能否起氧离子导 电固体电解质的作用。 图1氢浓度电池示意图 1Ag/Pd涂层； 8 2密封圈；3SCYB片； Gas in 4,6,10A山203管； 5PH导线；7玻璃帽： 8弹簧；9橡胶圈； 10 out Fig.1 Scheme of hydrogen concentration cell郑敏辉等 刻 基高温质 子导体的制备与性能测定 斤 化学催化活性载体大大促进 了 甲烷非 氧化偶联的反应速度 。 等 〔 〕 对 基单 晶 作 了 红 外 吸 收光谱分析 ， 确认质子 厂靠 近 晶 格 氧形 成 枯 。 厂的迁移属热激活过程 ， 隧道效应可 以 忽 略不计 。 致密 的材料作为 固体电解 质才能有效地阻止两 电极 物质的物理扩散 ， 所 以 密度是评价 固体 电解质 的重要指标之 一 。 等 〔刀 报导 了密度 在其理论值 以 上 的钙钦矿型质 子 导 体才表现 出 良好 的 固体 电解 质作 用 。 但 目前大 多数研究 者制备 的 等 钙钦矿型 陶瓷密度在理论值的 以 下 〔 “ 一 ’“ 〕 。 在此基础上研究 种种 电性能似乎 不能准确 反 映材料 本质 。 从 以 往研究报导来看 ， 提 高烧结温度 、 延 长烧结时 间 ， 喷雾 冷冻 干燥等 工 艺措施均未 能 有 效 地 使烧结 体 致 密 。 本 研 究 试使 用 助 熔 剂 来 解 决这 一 问题 ， 并 测 试 分 析助 熔 剂 对 基陶瓷 的 电化学性能 的影 响 。 实验方法 化 学组 成 为 汇 一江 为 氧 空 位 的 陶 瓷 以 下 均 记 作 经 混 料 、 焙 烧 、 磨碎 、 模压最后高温烧 结而 成 。 原料为纯度 的 ， 和 。 。 按配 比称重 原料 并加 人少量 ， 尤 或 为助熔剂 ， 在尼 龙罐 内球磨混合后 下 加热 除 去 有 机 杂质 ， 然 后 装 人 刚 玉 柑祸 内在 温度 下 固相 反 应 。 一 部 分 混料在 一 加 热分析系统上作 了差热 及热重 分析 。 为确认焙烧过程 中的 化 学 变 化 ， 参 考 曲线 ， 在 各 吸 热 峰前后 温 度 下 将装 在 各 个 小 增涡 中 的 物 料取 出 急 冷 ， 然后 作分未 线 衍射分析 。 在 一 、 日本理学 线衍射仪上 进行 。 固 相 反 应 后 的 粉 料 经 球磨 粉 碎 过 筛 。 取 部 分 粉 料 用 比重 瓶 法 作 了 密 度 测 定 。 经 等 静压成型 做成 柱状或 管 状坯 体在 温 度 下 烧结 最终 制 成 陶 瓷 。 陶 瓷 密度 、 电导率 、 质 子迁 移数分别 作 了测 定 。 由柱体切 得 厚薄 片 ， 其两 面涂 敷烧结 或 电极 。 电导率测 定 在 盯 频率 响应分析仪 卜进 行 。 组 装 如 图 所示装置 ， 两 隔离 空 间通入 不 同分压 氢气 即形成氢浓 差 电池 。 测 定浓 差 电池 电动热 与 该氢分压及温 度下理论 电动势 比较可求 出质子迁移数 。 由于 陶瓷 中存在部分 氧离子 空位 电导 ， 在 图 装置 中也试通人 不 同氧分压气体观察 了 电动势变化 ， 看能 否起氧 离 子导 电固体 电解质 的作用 。 ， 图 氢浓度电池示意图 涂层 ‘ 冲一一一 拐 密封圈 片 ， ， 月 管 导线 弹簧 玻璃帽 橡胶圈 叨廿