朱丽丽，高丽丽，林晓敏，鞠明健

(北华大学理学院，吉林 吉林 132013)

氧化铈(CeO2)是一种导电性较高的材料，可作为中温固体氧化物燃料电池的电解质.萤石型结构的CeO2可以通过掺杂不同的稀土阳离子来改善离子导电性[1-3].文献[4-5]显示，三价阳离子取代Ce4+离子后，可通过形成氧空位来实现电荷补偿.氧空位使氧离子具有迁移性，即固体氧化物燃料电池中氧从阴极迁移到阳极.源于掺杂离子与Ce4+离子不同的离子半径，除氧空位浓度增加外，异价阳离子的掺杂还不可避免地造成铈晶格的畸变.晶格畸变也会影响电导率，可采取同时掺杂不同阳离子的方法加以抑制.有报道[5-6]显示，多掺杂材料的电导率比单掺杂材料的电导率高30%.为了提高CeO2基氧化物的离子导电性，STEELE等[4-7]进行了广泛研究，并且报道Sm掺杂组分中离子导电性最高.此外，HERLE等[8]发现，在相同的氧浓度下，共掺杂材料在空气中的导电性明显高于最佳单掺杂材料.因此，利用稀土或碱土离子(如Sm3+、Gd3+、Y3+、La3+、Mg2+或Ca2+)共掺杂以进一步提高离子导电性成为研究热点[9-14].其中，掺杂剂和主体阳离子半径的相容性是影响晶格匹配和性能改善的重要因素[15].然而，目前还缺少镨钐共掺杂氧化铈配比的系统研究.本文采用溶胶-凝胶法合成固体电解质Ce0.8Pr0.2-xSmxO2- δ(x=0.02，0.05，0.10)，研究双掺杂稀土元素对该固溶体结构和性能的影响，以进一步提高离子电导率，为开发新的基于CeO2的电解质材料提供技术支撑.

1 实验方法

1.1 样品制备

以Ce(NO3)3·6H2O、Sm2O3和Pr6O11为起始原料，通过溶胶-凝胶法……