无机化学研究前沿系列讲座

无机化学研究前沿系列讲座

固体电解质材料的合成、性能及应用

马桂林教授

固体电解质是在一定温度下具有较高离子电导率的固体物质，是一类新型的功能材料，在能源、环保、催化、医疗、物质制备等领域中有着广泛的应用。

本课题组主要从事固体电解质材料的合成、结构、性能及应用研究。部分研究内容及成果如下：

1、新型固体电解质材料的合成、结构及性质研究。

（1）开拓性地合成了非化学计量组成的系列高温（600―1000 ℃）钙钛矿型质子导体：Ba x Ce0.8M y O3-α (M = Y3+, Er3+, Dy3+, Sm3+; x < 1, x = 1, x > 1; y = 0, 0.1, 0.2)，系统研究了这类材料特殊的缺陷结构及导电性能，为定向合成优良质子导体提供了可行方法。

（2）开拓性地合成了系列中温（100―600 ℃）离子导体：Sn1-x M x P2O7 (M = Ga3+, Sc3+; x:掺杂金属离子的摩尔分数)，深入研究了它们在中温下的质子、氧离子导电特性，为发展中温固体氧化物燃料电池提供了重要参考。

（3）镓酸镧基陶瓷长期被公认为是优良的纯氧离子导体、是最有希望的固体氧化物燃料电池的氧离子电解质材料之一，但未见到它们具有的质子导电性报道。本课题组首次报道了镓酸镧基陶瓷在氢气气氛中是优良的纯质子导体，在氢/空气燃料电池条件下是混合离子（质子+氧离子）导体，为这类材料的燃料电池应用开发提供了重要依据[1]。

2、固体电解质材料的应用研究。

（1）固体氧化物燃料电池。成功设计了一种简易、高效中温固体氧化物陶瓷膜燃料电池制备方法[2]，该方法可广泛应用于相关燃料电池制备。（2）常压合成氨。（3）化学传感器。参考文献

1. Guilin Ma*, Feng Zhang, Jianli Zhu, Guangyao Meng. Chem. Mater. 2006, 18, 6006-6011.

2. Wenbao Wanga, Zhijie Yang, Hongtao Wang, Guilin Ma*，Weijian Gao, Zhufa Zhou*. J. Power Sources, 2011, 196, 3539-354

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