钐和锌双掺杂La_(9.33)(SiO_(4))_(6)O_(2)电解质的制备及其电导率

摘要

为提高磷灰石型电解质(LSO)的电导率,以氧化镧(La_(2)O_(3))、氧化锌(ZnO)和氧化钐(Sm_(2)O_(3))为主要原料通过尿素-硝酸盐燃烧法在600℃的温度下合成了掺杂钐和锌的La_(9.33)Sm_(x)Si_(5)ZnO_((25+1.5x))固体电解质粉末。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、变温介电测量系统对样品进行物质结构、表面形貌、电导率的表征。研究了不同温度和不同掺杂浓度下La_(9.33)Sm_(x)Si_(5)ZnO_((25+1.5x))的电导率。结果表明,Sm和Zn成功掺杂进入LSO的晶格中,样品具有典型的P63/m磷灰石结构且纯度高,LSO的形貌未改变。当Sm掺杂浓度为0.6,Zn掺杂浓度为1时,在温度为650℃下La_(9.33)Sm_(x)Si_(5)ZnO_((25+1.5x))的电导率达到1.50×10^(-3) S/cm;确定了最佳烧结温度为1400℃。La_(9.33)Sm_(x)Si_(5)ZnO_((25+1.5x))的电导率在同一温度下随着掺杂量的增加先提高后降低,掺杂样品的晶胞参数相比于未掺杂样品的晶胞参数增大,活化能随着掺杂量的增大先降低后升高。此外La_(9.33)Sm_(x)Si_(5)ZnO_((25+1.5x))的电导率在同一掺杂量下,随着温度的升高而提高。