Y,Fe共掺杂SrTiO_3混合导体材料电阻抗行为研究

采用溶胶-凝胶法制备了单一立方相钙钛矿结构的Y0.06Sr0.94Ti1-xFexO3-δ(x=0.2,0.3,0.4,0.5)混合导体材料,采用交流阻抗法分析了电子-离子总阻抗的Nyquist图,离子阻抗的Nyquist图和Z^lgf频谱图的特性。结果表明,试样以电子电导为主,阻抗随着Fe掺杂量的增大而逐渐减小;从离子阻抗的Z^lgf频谱可以看出,试样离子传导在晶界有一个弛豫过程,Fe的掺杂降低了Y0.06Sr0.94Ti1-xFexO3-δ的弛豫活化能。试样的总电导率和离子电导率都随着Fe的掺杂量的增大而增大,Y0.06Sr0.94Ti0.5Fe0.5O3-δ的总电导率和离子电导率分别为0.088~0.15 S·cm-1和0.00023~0.029 S·cm-1。

(Y_(0.08)Sr_(0.92))_(1-x)Ti_(0.6)Fe_(0.4)O_(3-δ)混合导体材料的电子-离子阻抗特性

用溶胶-凝胶法制备了(Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3-δ(x=0.05,0.07,0.10)混合导体材料,用X射线衍射(XRD)分析该材料的物相,用交流阻抗法和电子阻塞电极法分别测定材料的总电导率与离子电导率,研究了A位缺位对(Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3-δ混合导体材料的结构、电性能及阻抗行为的影响。结果表明,所有试样都具有单一立方相钙钛矿结构;在测试温度范围内(Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3-δ(x=0.05,0.07,0.10)的总电导率随着温度的升高先增大后减小,表现为小极化子导电机理;随着A位缺位量的增加,总电导率降低。(Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3-δ(x=0.05,0.07,0.10)在800℃的总电导率为0.011-0.26 S·cm-1。(Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3-δ的总电导率阻抗谱只显示了高频斜线部分,说明材料主要以电子电导为主;离子传导的弛豫时间逐渐随着A位缺位量的增加而增大,说明A位缺位不利于离子在晶界中的传导。

钇铁共掺杂锆酸钙致密扩散层极限电流型氧传感器

采用固相反应法合成钇铁共掺杂锆酸钙(Y0.08Ca0.92Zr1-xFexO3-δ(x=0.3,0.4,0.5))混合导体材料,以钇铁共掺杂锆酸钙为致密扩散障碍层,以YSZ为泵氧层,制备了极限电流氧传感器。结果表明:Y0.08Ca0.92Zr1-xFexO3-δ的主晶相为菱方钙钛矿结构;随Fe掺杂量的增加,Y0.08Ca0.92Zr1-xFexO3-δ材料的总电导率和离子电导率均增大;在800~950℃范围,氧传感器具有良好的极限电流,出现极限电流的温度随Fe掺杂量的增加而降低,极限电流(lg IL)与1 000/T呈线性关系:lg IL=3.215-2.101 3×(1 000/T),氧离子扩散激活能为0.417 eV。在750℃、1.0%(摩尔分数)≤x(O2)≤7.5%时,极限电流IL与氧含量x(O2)间的关系式为:IL=7.047 6+3.875 1×x(O2)。