掺纳米Al2O3的纳米ZrO24Y固体电解质的电性能

为 "G- 20 和 ,M- 20% 而在 , "-- . 烧结 " / 条件下， 掺 G % -’ 纳米 *+" #$ 的 ()#（ 样品中的晶粒粒度 " &!） 约为 O- 20，其它掺纳米 *+" #$ 的 ()#（ 样品的 " &!） 晶粒尺寸与此相近 % 这可能是少量纳米 *+" #$ 弥散 分布在 ()#（ 晶粒之间，对 ()#（ 晶粒的长大 " &!） " &!） 起了阻碍作用 % 图 ,7，图 ,R 分别为未掺和掺 G % -’ 纳米 *+" #$ 的 ()#（ " &!）, "-- . 烧结 " / 样品断面的 S@5 照 片 % 未掺 *+" #$ 样品的 ()#（ 颗粒清晰 （沿晶断 " &!） 裂） ； 掺 G % -’ *+" #$ 样品的部分晶界不明显，可能 是一部分 *+" #$ 在晶界处偏聚，与 ()#" ，!" #$ 等固
［&］ 型 ，压强为 &-- 567 % 圆片 !,$ 00 8 $ 00% 把素 坯置入箱式电阻炉中升至设定温度下保温 " /，无
时，一些晶粒发生穿晶断裂所致 %
压烧结，随炉冷却 % !%# 测 试 9 射线衍射分析在 : ; 07< = ""-- 型 9 射线衍射 仪上进行，扫描速度为 &> ; 012 % 用 ?@5 = "---A9 ! 高分辨率扫描透射电镜观察粉末样品的晶体形貌和 烧 结 体 的 显 微 结 构 并 进 行 成 分 分 析% 采 用 *)B/10CDCE 法测定烧结样品的密度 % 烧结片状样品 由氯铂酸分解在两面镀铂，用带铂片样品架压紧固 定，铂丝引出，用 (FG 型智能 FHI 测试仪 （," 4J K 和 H:M 型导纳电桥 （配合 N9" 型电平振荡 ,-- L4J） 器和 N:O 型选频电平表） （,-- L4J K , % P 54J） 测量 $-- K , --- .第 , 期
劳令耳等： 掺纳米 *+" #$ 的纳米 ()# （ 固体电解质的电性能 " &!）
・ ,G ・
［$］ 粉技术制得 !" #$ 稳定四方氧化锆陶瓷材料 有较
好的力学性能，引起人们广泛注意 % 本工作以含 表示］ &’ !" #$ 部分稳定纳米微晶 ()#［以 ()#（ " " &!） 粉末为主体，在单轴成型、 无压烧结条件下，掺纳 米 *+" #$ 第 " 相，在 , "-- . 及 , $-- . 烧结" /，得 到相对密度接近理论值，表面平整无细裂纹的陶瓷 体，对其导电性能进行了研究 %
・ .6 ・
硅
酸
盐
学
报
#’’# 年
!"# $% 后，烧结体的密度有所下降，但仍大于理论 密度的 &’( ) !)! 复阻抗谱 图 # 为未掺及掺一定量纳米 !"# $% 的 *+$（ # ,-） . #’’ / 烧结样品 ,’’ / 时的阻抗谱，测量频率为 .# 0 . ) 1 234 ) 图中左边较小的半圆弧对应晶粒阻 抗，而右边较大半圆弧对应晶界阻抗 ) 比较各阻抗 谱的两个半圆弧可知，与未掺 !"# $% 的 *+$（ 相 # ,-） 的晶粒电阻明显减 比，掺 ’ ) 5( !"# $% 的 *+$（ # ,-） 小，晶界电阻稍有增大 ) 掺 . ) ’( !"# $% 时，晶粒电 阻有所回升，晶界电阻显著增加 ) 而当 !"# $% 掺入 量进一步增加时，晶粒电阻继续回升，晶界电阻增 大减缓 ) 上述实验结果与一些粗晶材料的实验结
"
"%!
结果与讨论
试样的相组成、 微观结构和致密度 纳米 ()#（ 粉末以四方相为主，有少量单斜 " &!）
A1T% , 图, （ 烧结体断面的 S@5 照片 ()# " &!）
S@5 3/UVUT)73/E UW V/C W)7BVX)C EX)W7BC UW ()#（ " &!） E12VC)CD RUDY
［#］ 能 ’ 在 8) +! K A;+) 系统中引入少量的 .&) +! 可提 高材料的机械性能，改善烧结性能，也可能改善材 ［)］ 料的电化学性质 ’ 纳米材料从准微观尺度上改变
了材料的结构，可望得到性能特异的新一代复合材 料，是当前材料科学研究的一个热点 ’ 采用超细
.?=?DE?C C<;?：)""# K "! K "P ’ !FF’BE?C C<;?：)""# K "O K )? ’ （#PBO—） ，M=&9，=VV%LR=W9 \;%X9VV%; ’ 6DBG’<FH@：/=% /RTY9; * I J<D"：&&9Y&； b Y>’ LTY:’ L%M
钇稳定氧化锆陶瓷是一种重要的固体电解质材 料，可 用 于 氧 传 感 器 和 固 体 氧 化 物 燃 料 电 池 （6+04） （下同） 为 IE D #"E 的全稳 ’ 8) +! 摩尔分数 定 A;+（ 有较高的电导率，但机械性能略弱， ) 86A） 陶瓷较脆 ’ 8) +! 为 )E D BE 的部分稳定 A;+（ ) 8K ， 在 电 导 率 方 面 略 逊 于 全 稳 定 A;+) ， 但 1Aa）
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