A位掺杂Ru对SPS制备LaCrO₃陶瓷导电性的影响及其作为熔盐中惰性阳极的可行性

焦汉东¹，王明涌²，宋维力¹，焦树强^1,2

1. 北京理工大学先进结构技术研究院2. 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室

摘 要：铬酸镧（LaCrO₃）陶瓷材料在高温热电和固体氧化物燃料电池（SOFC）等领域具有广泛的应用价值,然而其烧结性能差、导电率低等不足却限制了LaCrO₃陶瓷的高性能应用.针对上述问题,采用放电等离子烧结（SPS）方式制备致密的LaCrO₃块体.同时,通过A位掺杂Ru元素,以期实现高电导率的掺杂态铬酸镧(La_1-xRu_xCrO₃)致密陶瓷.所得样品的X射线衍射（XRD）及扫描电子显微（SEM）分析结果表明,无论A位Ru元素含量多少（x=0～0.25, x为Ru的原子含量）,SPS所得样品均为单相钙钛矿结构,且具有较高的致密度.此外,高温电导率测试结果显示,掺杂态La_1-xRu_xCrO₃的电导率随着温度和Ru掺杂量的增加而增加.同时,掺杂前后La_1-xRu_xCrO₃导电性均满足Arrhenius公式,且掺杂态La_1-xRu_xCrO₃陶瓷的电导活化能明显低于未掺杂的LaCrO₃陶瓷.随后,将La_1-xRu_xCrO₃置于800℃熔融CaCl₂熔体中,研究其作为熔盐电解用惰性阳极材料的可行性.结果显示,掺杂态La_1-xRu_xCrO₃具有较高的抗熔盐化学腐蚀性,然而其抗热振性较差,电解之后出现明显的表层机械脱落现象.上述结果表明,掺杂态La_1-xRu_xCrO₃具备作为惰性析氧阳极材料的化学稳定性,然而需要进一步提高其热稳定性才能适用于熔盐电解用惰性阳极.

关键词：Ru掺杂;LaCrO₃陶瓷;电导率;熔盐电解;惰性阳极;