Bi 2 O 3 /YSZ和Bi 2 O 3 /YbSZ电解质的合成制备和表征

发布时间：2023-03-12 08:10

　　氧化锆固体电解质因具有其良好的力学性能、高的高温电导率、热稳定性和化学稳定性,被广泛用作测量高温环境下氧气浓度的传感器材料。但在中低温度段,氧化锆电解质的离子电导率不够高,使其应用受到限制。而且,这类材料的烧结制备常需要在高温进行,也消耗了更多的能量。为了改善氧化锆在中低温度的电导率并降低其烧结温度,本文利用固相反应法制备了氧化铋(Bi2I3)掺杂的氧化钇(Y2O3)稳定的氧化锆体系(Bi2O3/YSZ)和氧化铋(Bi2O3)掺杂的氧化镱(Yb2O3)稳定的氧化锆体系(Bi2O3/YbSZ)。利用x射线衍射分析技术、电子显微镜技术和交流阻抗谱技术等方法对材料的晶体结构、晶粒尺度和形貌、显微结构和电性能进了表征和研究。研究发现,Bi2O3掺杂的作用为：一方面,Bi2O3熔点较低,可引入液相烧结,显著地促进烧结的进行,可使材料在较低的烧结温度(1200-1300℃)下,获得微观组织致密均一的全立方相结构。另一方面,添加2mol%Bi2O3后,10mol%Y2O3稳定的氧化锆(10YSZ)和10mol%Yb2O3稳定的氧化锆(10YbSZ)的电导率得到了显著提高,分别是不掺杂Bi2O3时原体...

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 氧化锆电解质的基本性质和研究进展
        1.1.1 氧化锆的结构、性质与导电机理
        1.1.2 氧化锆电解质材料的研究进展
    1.2 氧化锆电解质在氧传感器中的应用
        1.2.1 氧化锆氧传感器的发展
        1.2.2 汽车的空燃比控制
        1.2.3 氧化锆氧传感器的分类和工作原理
    1.3 本文研究意义和内容
第二章 实验内容与测试方法
    2.1 实验试剂和仪器设备
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验设备
    2.2 材料的制备和实验方法
        2.2.1 材料的制备方法
        2.2.2 电极的烧镀处理
    2.3 材料的分析表征
        2.3.1 物相表征
        2.3.2 微观形貌和致密度测试
        2.3.3 透射电镜和能谱分析
        2.3.4 电学性能分析
第三章 氧化钇和氧化铋共掺杂氧化锆的制备和研究
    3.1 氧化钇、氧化铋共掺杂氧化锆的制备
    3.2 不同氧化铋含量对8YSZ材料性质的影响
        3.2.1 相结构变化
        3.2.2 表面形貌和致密度
        3.2.3 电学性能分析
    3.3 不同氧化铋含量对10YSZ材料性质的影响
        3.3.1 相结构的变化
        3.3.2 表面形貌和致密度
        3.3.3 电学性能分析
        3.3.4 透射电子显微镜和能谱分析
    3.4 本章小结
第四章 Bi2O₃/YbSZ和Fe₂O₃/YbSZ的制备和研究
    4.1 不同浓度氧化镱掺杂氧化锆的制备
        4.1.1 相结构分析
        4.1.2 表面形貌和致密度
        4.1.3 电学性能分析
    4.2 氧化铋、氧化镱共掺杂氧化锆材料的研究
        4.2.1 相结构变化
        4.2.2 表面形貌和致密度
        4.2.3 电学性能的对比分析
    4.3 氧化铁、氧化镱共掺杂研究及氧化铁、氧化铋作用的对比分析
        4.3.1 相结构
        4.3.2 表面形貌和致密度
        4.3.3 氧化铁掺杂对电学性能的影响及与氧化铋的对比
    4.4 本章小结
第五章 总结和展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3761284