氧化硼对锆酸钡基质子导体的烧结性能及电性能影响的研究.pdf

氧化硼对锆酸钡基质子导体的烧结性能及电性能影响 的研究 戚雯，郭瑞松 天津大学先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，天津（300072 ） E-mail：qiwen@, rsguo@ 摘 要：本文研究了氧化硼（B O ）的加入对BaY Zr O 质子导体烧结性能及电性能的 2 3 0.1 0.9 2.95 影响。研究表明，加入适量的B2O3 （0.75wt% ）可以使BZY10 的烧结温度降低到1500℃， 保温时间缩短到6 h ，与未掺入B2O3 的BZY10 相比，该体系的电性能没有明显降低。过量 B2O3 （0.75 wt% ）加入将使其以第二相形式存在于烧结体中，并降低体系的烧结性能和电 性能。 关键词：BaZr Y O ，质子导体，助烧剂，B O 0.9 0.1 2.95 2 3 中图分类号：TM 911.4 1. 引言 ABO3 型钙钛矿氧化物由于具有优良的质子导电性从而被人们广泛研究。其中，Y 掺杂 [1] 的BaZrO3 表现出优良的性能，具备较高的质子导电性且在 CO2 中工作稳定 。但Y 掺杂的 BaZrO3 本身具有极高的耐火性能。为将其制成致密的电解质材料，往往需要在极端情况下 [1][2] 烧结，如高烧结温度（1600~1800℃）、长保温时间（24h ），极细的原料颗粒（纳米级） 。 这些烧结条件不仅对反应设备提出很高要求，而且限制电解质与电极材料共烧形成共烧组 织。P.Babilo 等人用柠檬酸络合法(Pechini)制备高活性的 BaZr0.8Y0.2O3-δ粉体，希望降低锆酸 盐的烧结温度。但此方法耗时多，过程较复杂，而且得到的制品也必须在 1600℃/25 h 下才 能达到致密[3] 。所以如何降低锆酸盐的烧结温度是研究中的一个热点问题。本文选择 B O 2 3 作 BZY10 的助烧剂，是因为 B O 熔点低 （400 ℃），容易形成液相以溶解-传质机理促进烧 2 3 [4] 结；同时B O 高温下容易挥发 ，这样可以减少玻璃相在体系中的残余量。Sung 等人将 B O 2 3 2 3 引入 Ba Sr TiO 的烧结中，通过控制B O 的加入量，成功实现了Ba Sr TiO 的低温烧 0.7 0.3 3 2 3 0.7 0.3 3 结，同时对其介电性能无明显影响[5] 。在此基础上，我们考虑将 B O 引进质子导体 2 3 BaY0.1Zr0.9O2.95 (BZY10) 的烧结中，希望可以提高 BZY10 的烧结性能，并且不会明显降低 其质子导电性能。 2