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缺陷态对Y掺杂BaZrO3的质子导电性的影响

杨义斌 龚宇 刘才林 罗阳明 陈平

缺陷态对Y掺杂BaZrO3的质子导电性的影响

杨义斌, 龚宇, 刘才林, 罗阳明, 陈平
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  • 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. BaZrO3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BaZr1-xYxO3- (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 ℃干燥氢气气氛下, 由电化学阻抗谱测试可知, 掺20 mol%Y 的BaZr1-xYxO3-样品电导率可达 =0.00150 S/m, 较BaZrO3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BaZrO3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YZr', 且 YZr'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捕获能力降低的现象, 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BaZr1-xYxO3-材料的缺陷类型.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-06
  • 修回日期:  2015-10-02
  • 刊出日期:  2016-03-05

缺陷态对Y掺杂BaZrO3的质子导电性的影响

    基金项目: 

    中国工程物理研究院科技发展基金项目(2013B0301037)资助的课题.

摘要: 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. BaZrO3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BaZr1-xYxO3- (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 ℃干燥氢气气氛下, 由电化学阻抗谱测试可知, 掺20 mol%Y 的BaZr1-xYxO3-样品电导率可达 =0.00150 S/m, 较BaZrO3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BaZrO3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YZr', 且 YZr'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捕获能力降低的现象, 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BaZr1-xYxO3-材料的缺陷类型.

English Abstract

参考文献 (34)

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