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英亚综合下载app:韩东麟教授课题组在Journal of Materials Chemistry A发表论文:新型质子导体La2(Nb1-xYx)2O7-δ的晶体结构解析与质子电导率的提高

发布者:金霞发布时间:2022-05-07浏览次数:10

  质子导电陶瓷燃料电池(PCFC)是一种工作于中温区(450~700°C)的极具应用前景的下一代燃料电池。PCFC中最关键的部分是电解质,其直接决定了燃料电池的工作温度,并主导了电极和结构材料等其它部分的选择和研发策略。PCFC的电解质要求具备良好的化学稳定性和高质子电导率,采用低价阳离子掺杂以提高氧空位浓度,进而促进水合反应引入质子是提高PCFC电解质的质子电导率的常用方法。然而,如图1以烧绿石结构为例,氧化物型电解质中普遍存在多个阳离子位置,如何准确地确定适合的掺杂位置,是科研人员们普遍关注的一个问题。

1 烧绿石氧化物晶体结构。


  近日,英亚综合下载app韩东麟教授团队使用低温EXAFS分析了质子导电型烧绿石氧化物La2(Nb0.4Y0.6)2O7-δLNY60)和La2(Nb0.35Y0.65)2O7-δLNY65)中的有效掺杂位置。如图2所示,LNY60LNY65的水合前后的EXAFS对比分析显示,水合后LaY附近的阳离子配位数增加,且局部晶格结构发生了膨胀,表明LaY位是掺杂的有效位置。因此,采用二价的Ca、SrBa阳离子对三价的La进行了掺杂,如图3所示,质子电导率随着Ca、SrBa掺杂浓度增加而升高。特别是,2.54 at%Ca掺杂的LNY60,以及0.98 at%Sr掺杂的LNY65700°C时的电导率均达到1.16×10-3 Scm-1,比未掺杂样品的总电导率高出近四倍。上述结果表明,借助EXAFS分析可准确地确定合适的掺杂位置,进而指导精准掺杂来提高固体氧化物中的质子电导率。

2 1)水合前后LNY60La K、Nb K、Y K吸收边的傅里叶变换EXAFS图谱;

2NbY阳离子周围最近的氧离子配位数。


3 700°C,H2- 0.05 H2O中,Ca、SrBa掺杂的(aLNY60和(bLNY65的电导率。


论文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/TA/D2TA00311B


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