缺陷态对Y掺杂BaZrO_3的质子导电性的影响

核能是一种新型能源,其开发和利用对氢同位素分离和纯化提出了迫切要求.BaZrO_3基钙钛矿氧化物是一种有效分离纯化氢同位素的材料,本文采用高温固相法制备了BaZr_(1-x)Y_xO_(3-δ)(0≤x≤0.3)系列样品,射线衍射光谱分析表明Y的最大掺杂浓度在0.24—0.26之间.在600?C干燥氢气气氛下,由电化学阻抗谱测试可知,掺20 mol%Y的BaZr_(1-x)Y_xO_(3-δ)样品电导率可达σ=0.00150 S/m,较BaZrO_3基质材料的电导率高接近两个数量级.利用热释光谱和发射光谱研究了系列样品缺陷类型,结果表明BaZrO_3基质材料存在两种对质子传导有利的氧空位(VO);当掺入Y后,除氧空位之外,样品还出现了带负电的质子俘获型缺陷Y′′_(Zr),且Y'_(Zr)缺陷的数量随着Y掺杂浓度增加而增多;同时出现了缺陷陷阱深度变浅导致对质子俘获能力降低的现象,有利于提高质子导电性.本文通过发射光谱和热释光谱相结合,有效地研究了BaZr_(1-x)Y_xO(3-δ)材料的缺陷类型.