Ce1-xGdxO2-x/2的溶胶-凝胶法合成及其性质

高等学校化学学报 ›› 2001, Vol. 22 ›› Issue (8): 1279.

Ce_1-xGd_xO_2-x/2的溶胶-凝胶法合成及其性质

蒋凯¹, 彭程¹, 李五聚¹, 王琳², 王鸿燕², 梁宏伟², 孟健²

1. 河南师范大学化学与环境科学学院, 河南省高等学校环境科学与工程重点实验室, 新乡 453002;
2. 中国科学院长春应用化学研究所稀土化学与物理开放实验室, 长春 130022

收稿日期:2000-08-23 出版日期:2001-08-24 发布日期:2001-08-24
通讯作者: 孟健(1956年出生),男,研究员,博士生导师,从事无机材料化学研究.E-mail:jmeng@ns.ciac.jl.cn E-mail:jmeng@ns.ciac.jl.cn
基金资助:
国家重点基础研究发展规划项目(批准号:GB1998061316);国家自然科学基金(批准号:29831010;59802011);河南省杰出青年基金;河南省自然科学基金(批准号:004030300

Sol-gel Synthesis and Properties of Ce_1-xGd_xO_2-x/2 Solid Solutions

JIANG Kai¹, PENG Cheng¹, LI Wu-Ju¹, WANG Lin-WANG Hong-Yan², LIANG Hong-Wei², MENG Jian²

1. College of Chemistryand Environmental Science, Henan Normal University, The Key Laboratoryof Environmental Scienceand Technology of High Education of Henan Province, Xingxiang 453002, China;
2. Key Laboratory of Rare Earth Chemistryand Physics, Changchun Instituteof Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130022, China

Received:2000-08-23 Online:2001-08-24 Published:2001-08-24

摘要/Abstract

摘要： 利用溶胶-凝胶法合成了Ce₁-xGdxO_2-x/2(x=0.1～0.6)系列固体电解质,系统地研究了其结构、热膨胀系数和导电性.XRD结果表明,160℃即完全形成立方萤石结构.由于溶胶-凝胶法合成的物质粒度均匀,颗粒小,故在较低温度(1300℃)时即可形成高致密样品,此温度明显低于传统的高温固相法烧结温度(1600～1650℃).高温X射线衍射测得Ce_0.8Gd_0.2O_1.9的热膨胀系数为8.125×10^-6K₁.阻抗谱表明,溶胶-凝胶法合成可减少或消除固体电解质的晶界电阻,600℃时Ce_0.8Gd_0.2O_1.9的电导率为5.26×10^-3S/cm,活化能E_a=0.82eV.

关键词: 固体电解质, 溶胶-凝胶法, 氧离子导体, CeO₂

Abstract: Aseries of solid electrolytes Ce_1-x Gd_x O_2-x/2 ( x=0-0.6) was prepared by sol-gelmethod. The structure, thermal expansion coefficient and electrical properties of the solid solutions were systematically studied. XRDdata showed that a complete cubic fluorite structure was formed at 160 ℃. The purity of the product prepared by the sol gel methoDIs higher, the grain size is uniformly smaller. They were easily sintereDInto highly dense ceramic pellets at 1300 ℃. The sintering temperature was significantly lower than that by traditionally high temperature solid phase reaction method. The thermal expansion coefficient of Ce_0.8 Gd_0.2 O_1.9 , determined from high-temperature XRDdata, is 8.125×10^-6 K^-1 . Impedance spectra analyses showed that the grain boundary resistance of the solid electrolyte prepared by sol-gel method was reduced or even eliminated. The conductivity of Ce_0.8 Gd_0.2 O_1.9 is 5.26×10^-3 S/cm at 600 ℃. The activation energy ( E_a) is 0.82 eV.

Key words: Solid electrolyte, Sol-gel method, Oxide ionic conductor, Ceria

中图分类号:

O614.33

TrendMD:

蒋凯, 彭程, 李五聚, 王琳, 王鸿燕, 梁宏伟, 孟健. Ce_1-xGd_xO_2-x/2的溶胶-凝胶法合成及其性质. 高等学校化学学报, 2001, 22(8): 1279.

JIANG Kai, PENG Cheng, LI Wu-Ju, WANG Lin-WANG Hong-Yan, LIANG Hong-Wei, MENG Jian . Sol-gel Synthesis and Properties of Ce_1-xGd_xO_2-x/2 Solid Solutions. Chem. J. Chinese Universities, 2001, 22(8): 1279.

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