第46卷第3期2023年5月Vol.46No.3May.2023安徽师范大学学报（自然科学版）JournalofAnhuiNormalUniversity（NaturalScience）收稿日期：2023-03-16基金项目：国家自然科学基金项目（U1967211、51971212）.作者简介：王先平（1972—），男，安徽宿松县人，博士，研究员，博士生导师，安徽师范大学物理系1991级校友.主要研究方向为航天减振材料与固体电解质材料.引用格式：王先平.Y3+掺杂对Bi3NbO7相结构、热膨胀和导电特性的影响和机制［J］.安徽师范大学学报（自然科学版），2023，46（3）：205-210.DOI:10.14182/J.cnki.1001-2443.2023.03.001Y3+掺杂对Bi3NbO7相结构、热膨胀和导电特性的影响和机制王先平（中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所，材料物理重点实验室，安徽合肥230031）摘要：利用高温固相反应制备了不同浓度Y3+掺杂的d-相Bi3Nb1-xYxO7（x=0～0.60）化合物，并基于变温XRD、AC阻抗谱和Wager极化方法系统研究了其相结构转变、热膨胀和导电特性。归因于次晶格中O2-/氧空位的有序/无序转变，较低Y3+掺杂浓度（x£0.3）形成的Type-II型非公度准立方结构在高于临界掺杂浓度（x>0.30）时可转变为Type-III型立方结构。基于变温XRD的热膨胀结果显示，Y3+掺杂的Bi3NbO7化合物在低温区（t<540oC）的热膨胀系数较低［（10.4～12.7）´10-6K-1］，而在较高温区（540oC~950oC），由于无序分布氧离子扩散动性的增加，导致其热膨胀系数快速增大至24.0´10-6K-1。关于导电特性，Nb5+位低价Y3+掺杂不仅可以有效抑制Bi3NbO7的电子电导，还可大幅度提升离子电导率，其机制被认为与氧空位浓度增加相关。关键词：Bi3NbO7氧化物；热膨胀；导电特性中图分类号：TQ174.1+3文献标志码：A文章编号：1001-2443（2023）03-0205-06固体氧化物燃料电池（SolidOxideFuelCell，SOFC）是一种可将氢气或者碳氢化合物及氧气的化学能通过一系列化学反应转化为电能的装置，其中的电解质材料作为核心部件，在化学能—电能转换中发挥最为关键的作用。在固体电解质材料研究过程中，立方萤石结构的d-Bi2O3体系氧化物由于具有高氧离子导电特性而受到广泛关注和研究［1-3］。对于Bi2O3体系中的高温d相结构，通常可采用两种方式将其稳定到室温：一种方式是掺杂具有较大离子半径的3价阳离子［1］，如Y3+、La3+等，通过晶格畸变和调控阳离子周围的氧离子配位数，稳定高温立方相；另一种方式是掺杂更高价态的阳离子［4］，如Nb5+、W6+等，基于电中性原理引入更多的氧离子，从...
