俄羅斯科研人員研發提高質子導體導電性的新技術

俄羅斯烏拉爾聯邦大學和俄羅斯科學院合作對具有鋇鑭銦塊層結構的鈣鈦礦進行了施主和受主摻雜，經改性后其導電性能明顯改善，可用于制備固體氧化物燃料電池電解質。研究結果發表在《Ceramics International》雜志上。

科研人員使用鋇鑭銦作為初始結構，在300—500°C的加濕空氣中用鈦（施主摻雜）取代了其中的一些銦原子（施主摻雜），用鈣（受主摻雜）取代了一些鑭原子，滲透到層狀鈣鈦礦結構中。隨著受體摻雜，氧缺陷出現在初始材料的晶格中。氧缺陷越多，鈣鈦礦晶格中的質子濃度及其遷移率越大，材料的電導率就越高。盡管摻雜鈦沒有提高電導率值，并導致其略有下降，但它改變了電導率的類型—從混合氧離子和電子到完全氧離子，而且用鈣摻雜的受體提高了電導率。科研人員發現，在兩層鈣鈦礦中只有受體摻雜才能改善傳輸性能并導致導電性增加。科研人員將進一步研究尋找最有效的摻雜劑，提高材料導電性，進而開發環保、高性能和低成本的質子燃料電池材料。