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[1]孙建强,黄志良*,商海鑫,等.锶掺杂磷灰石型硅酸镧固体电解质的电导性能[J].武汉工程大学学报,2025,47(06):621-628.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202312030]
　SUN Jianqiang,HUANG Zhiliang*,SHANG Haixin,et al.Electrical conductivity of strontium-doped apatite-type lanthanum silicate solid electrolyte[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2025,47(06):621-628.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202312030]
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锶掺杂磷灰石型硅酸镧固体电解质的电导性能(/HTML)
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《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:
47
期数:
2025年06期
页码:
621-628
栏目:
现代大化工
出版日期:
2025-12-31

文章信息/Info

Title:
Electrical conductivity of strontium-doped apatite-type lanthanum silicate solid electrolyte
文章编号:
1674 - 2869（2025）06 - 0621 - 08
作者:
孙建强; 黄志良*; 商海鑫; 田晓凤; 王棋昌
武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430205
Author(s):
SUN Jianqiang; HUANG Zhiliang*; SHANG Haixin; TIAN Xiaofeng; WANG Qichang
School of Materials Science and Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430205，China
关键词:
尿素-硝酸盐燃烧法; 氧离子导体; 硅酸镧固体电解质; 电导机理
Keywords:
urea-nitrate combustion method; oxygen ion conductor; lanthanum silicate solid electrolyte; conduction mechanism
分类号:
O646
DOI:
10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202312030
文献标志码:
A
摘要:
磷灰石型硅酸镧固体电解质（La9.33Si6O26，LSO）因其离子电导率高、密度大而被广泛应用于固体氧化物燃料电池电解质领域。采用尿素-硝酸盐燃烧法在600 ℃成功制备出锶（Sr）掺杂磷灰石型硅酸镧固体电解质La9.33-xSrxSi6O26-0.5x（x=0.0，0.1，0.3，0.5，0.7，0.9）。在不同温度（600~900 ℃）下煅烧硅酸镧电解质12 h，通过X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等表征方法确定最佳煅烧温度为800 ℃。通过XRD、扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）等表征方法研究Sr单掺对硅酸镧电解质晶体结构、致密度和电化学性能的影响。同时在640 ℃时，利用电化学阻抗（EIS）测试阻抗并分析其电导性能，结果显示，当x=0.3时，硅酸镧电导率最高，达到1.42×10-3 S/cm。本文揭示了氧离子空位-阳离子空位浓度协同增强电导机理。
Abstract:
Apatite-type lanthanum silicate solid electrolyte （La9.33Si6O26，LSO） is widely used as an electrolyte in solid oxide fuel cells due to its high ionic conductivity and excellent density. In this study，Sr-doped apatite-type lanthanum silicate solid electrolytes with the composition La9.33-xSrxSi6O26-0.5x（x=0.0，0.1，0.3，0.5，0.7，0.9） were successfully synthesized at 600 ℃ via the urea-nitrate combustion method. The lanthanum silicate electrolytes were calcined at different temperatures （600-900 ℃） for 12 hours. Characterization by X-ray diffraction （XRD） and Fourier transform infrared spectroscopy （FTIR） indicated that the optimal calcination temperature was 800 ℃. The influence of single Sr doping on the crystal structure，densification behavior and electrochemical performance of the electrolyte was systematically investigated using XRD，scanning electron microscopy （SEM） and X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）. Electrochemical impedance spectroscopy （EIS） measurements performed at 640 ℃ revealed that the composition with x=0.3 exhibited the highest ionic conductivity of 1.42×10-3 S/cm. Based on these results，a conduction mechanism involving the synergistic enhancement of conductivity through oxygen ion and cation vacancies was proposed.

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相似文献/References:

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2023-12-29
基金项目：国家自然科学基金（51374155，51242010）；湖北省科技支撑计划（2014BCB034）；武汉工程大学研究生教育创新基金（CX2022228）
作者简介：孙建强，硕士研究生。Email：qiangsj@126.com
*通信作者：黄志良，博士，教授。Email：hzl6455@126.com
更新日期/Last Update: 2026-01-05