理论教育 电子电导率在空气中的温度相关性与La-CrO3掺杂浓度的影响

电子电导率在空气中的温度相关性与La-CrO3掺杂浓度的影响

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:1273K下空气中的电子电导率为10~100Scm-1。图15.2显示了掺杂的La- CrO3的电子电导率对温度的曲线[21,22]。电子电导率随温度的增加而增大,表明半导体温度的相关性。增加La1-xCaxCrO3-δ中Ca的浓度提高了电子电导率,是因为增加了Cr4+的浓度。在测试的碱土元素Ca掺杂的LaCrO3中电子电导率存在一些偏差表明其电子电导率大于Sr掺杂的LaCrO3,据报道这种差别是因为晶格畸变和相稳定性方面的差别所致。

电子电导率在空气中的温度相关性与La-CrO3掺杂浓度的影响

连接体在还原反应和氧化性气氛PO2=10-16~105Pa下应具有高电子电导率,即电子电导率在操作温度(873~1273K)下大于10S/cm。掺杂的LaCrO3是一种p型导体,电子电导率随低价阳离子浓度而增加,低价阳离子如下列反应中La3+位上的Sr2+或Ca2+

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在Cr4+位上将形成一个电子空穴,导电机制为小极子通过Cr4+位的跃迁过程。1273K下空气中的电子电导率为10~100Scm-1。图15.2显示了掺杂的La- CrO3的电子电导率对温度的曲线[21,22]。电子电导率随温度的增加而增大,表明半导体温度的相关性。增加La1-xCaxCrO3-δ中Ca的浓度提高了电子电导率,是因为增加了Cr4+的浓度。在测试的碱土元素Ca掺杂的LaCrO3中电子电导率存在一些偏差表明其电子电导率大于Sr掺杂的LaCrO3,据报道这种差别是因为晶格畸变和相稳定性方面的差别所致。在1173~1323K下电导的活化能为0.12~0.14eV,迁移率为0.066~0.075cm2/V/s。

电子电导率随氧气分压的减小而降低,是因为还原气氛中Cr4+浓度的减小,如下式所示:

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图15.3显示了1273K(1000℃)下电子电导率对氧气分压的曲线。如上所述,电子电导率随氧气分压的减小而降低,电子电导率与978-7-111-39067-1-Chapter15-4.jpg成比例,这与La1-xCaxCrO3-δ的缺陷化学一致[22]。一些作者还考虑了B位的掺杂[1-5],典型的掺杂剂为Mg2+阳离子,取代了Cr3+位,这种取代也增加了Cr4+的浓度,从而增加了电子电导率。(www.daowen.com)

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图15.2 La1-xCaxCrO3-δ(x=0.1~0.3)的电子电导率对温度倒数(经电化学学会允许重印[22])

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图15.3 1273K下La1-xCaxCrO3(x=0.1,0.2,0.3)的电子电导率对氧分压(实线为缺陷化学计算的直线)(经电化学学会允许重印[22])

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