Ce0.8Sm0.2O1.9-Zr2WP2O12复合电解质的制备及热膨胀性能研究

摘要

通过固相反应法分别在不同的烧结温度制备了一类新型的SZ05 (Ce0.8Sm0.2O1.9和Zr2WP2O12质量比1:1)复合电解质材料,并通过Raman和XRD分析了烧结温度对SZ05复合电解质的相成分的影响。Raman和XRD分析结果表明:900℃及以上烧结的SZ05复合电解质的Raman和XRD谱出现了新的特征峰,说明发生了相变。800℃以下(包括800℃)烧结的SZ05复合电解质的Raman特征峰和XRD特征峰均由纯SDC和ZWP的特征峰组成,没有第三相特征峰,与未烧结前的SZ05复合材料特征峰完全一致。考虑到随着烧结温度降低复合材料的致密度下降,氧离子迁移过程的势垒变大,因此SZ05复合电解质的最佳烧结条件是800℃左右。本文又分析了不同烧结温度下制备的SZ05复合电解质的热膨胀系数。SZ05复合电解质的热膨胀系数均低于纯SDC的热膨胀系数,尽管SZ05复合电解质的热膨胀系数受到样品致密度的影响,但结合XRD和Raman谱的分析结果,600℃~800℃烧结的SZ05复合电解质与纯SDC相比热膨胀系数的下降还有很大一部分贡献来自于复合材料中ZWP的负热膨胀性。SZ05复合电解质与纯SDC相比热膨胀系数下降表明Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)与Zr2WP2O12的复合实现了对SDC电解质热膨胀系数调控的目的。