Ca2+掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3氧离子导体性能的影响

王伟国; 薛瑜璐

doi:10.13876/J.cnki.ydnse.250014

延安大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (02) : 98 -102. DOI: 10.13876/J.cnki.ydnse.250014

Ca²⁺掺杂对Na_0.5Bi_0.5TiO₃氧离子导体性能的影响

王伟国, 薛瑜璐

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摘要

提高固体电解质材料的离子电导率，对于降低固体氧化物燃料电池的运行温度、延长其使用寿命等方面具有重要的意义。采用固相反应法制备了钙钛矿结构的Ca²⁺掺杂的Na_0.5Ca_xBi_0.5-xTiO₃氧离子导体，系统研究了Ca²⁺掺杂对Na_0.5Bi_0.5TiO₃材料电学性能与氧离子输运的影响。结果表明，Na_0.5Ca_xBi_0.5-xTiO₃材料的晶粒电导率随Ca²⁺掺杂含量提高呈现出先增加后减小的规律。当Ca²⁺掺杂含量为6mol%时，Na_0.5Ca_xBi_0.5-xTiO₃材料的晶粒电导率达到了最大值，其晶粒电导率在573K时可达2.22×10^-4S/cm，高于母相Na_0.5Bi_0.5TiO₃材料将近一个数量级。当Ca²⁺掺杂含量低于6mol%时，随Ca²⁺掺杂含量的增加，氧空位浓度增大且能动性增强，导致了导体Na_0.5Ca_xBi_0.5-xTiO₃（x=0,0.02,0.04,0.06）电导率的提升。当Ca²⁺掺杂含量高于6mol%时，形成的缺陷对会造成Na_0.5Bi_0.5TiO₃材料中氧空位有效浓度和能动性的下降，进而导致了材料晶粒电导率的下降。该研究可为Na_0.5Bi_0.5TiO₃材料电化学性能优化提供理论参考。