Browsing by Author "Wei-Feng Huang"

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    探討三價離子摻雜於電解質BaZrO3的導電趨勢
    (2012) 黃偉峰; Wei-Feng Huang
    利用實驗研究不同三價摻雜金屬BaZr0.9M0.1O3-α (M3+ = Al3+、Ga3+、In3+、Y3+、La3+ 、Nd3+、 Sm3+、Gd3+、 Dy3+、Ho3+ 、Er3+)的離子導電趨勢。 實驗先利用溶膠-凝膠法(sol-gel)加入添加物NiO並以NH4OH調控溶液pH值的方式改良合成BaZr0.9M0.1O3-α的粉末，之後在壓錠燒結高溫獲得樣品。在各種的合成變因，像是添加物的比例、pH值、改變燒結溫、增加球磨過程，有系統的測試以達到更高的密度、較大的晶粒尺寸和更好的質子導電率。分別利用Archimedes測量法、XRD、SEM、EDS鑑定樣品密度、化學成分、顯微結構和摻雜比例，進行實驗前後的樣品分析。 BaZr0.9M0.1O3-α是質子導體藉由摻雜產生氧空穴，在含有水氣的環境下，氧空穴與水氣結合獲得質子，探討質子的傳導。實驗利用DC二電極和AC四電極的EIS在飽和水氣的氮氣下進行質子導電率的測試，測量溫度為100-700℃。探討在相同條件下，摻雜金屬對質子導電率的影響與趨勢，並進一步對各摻雜金屬以Arrhenius方程式得到activation energy與pre-exponential factors。 實驗結果顯示質子傳導與摻雜半徑有關，較小的摻雜金屬離子有較弱的水合能且質子濃度較低，造成較低的質子傳導。而較大的摻雜金屬離子會導致A-site摻雜的問題，造成氧空穴減少，得到較差的質子導電率。最適當的摻雜金屬離子(Ho3+、Er3+、Dy3+)擁有最好的質子導電率。