科教动态

近日，利记体育材料科学与工程学院刘来君教授团队在离子导体研究中取得进展，以“High oxygen vacancy concentration and improved electrical conductivity intetragonal LaNbO₄stabilized by Ga and Mo Co-doping on the Nb site”为题发表在材料科学领域国际顶级期刊Acta Materialia上（中科院一区TOP，IF：9.4）。利记体育为第一完成单位，硕士研究生段小旭同学为论文第一作者，徐军古研究员、中国科学院物理研究所何伦华研究员以及北京科技大学唐明学教授为论文共同通讯作者。

固体氧化物燃料电池（SOFC）作为一种高效的能源转换装置，因具有高效率、环境友好和燃料灵活等优点受到广泛关注。根据电解质传导的载流子类型，可以将其大致分为氧离子传导型（O-SOFC）和质子传导型（P-SOFC）。LaNbO₄基材料虽在高浓度CO₂和H₂O的气氛中具有优异的化学稳定性但其相对较低的质子电导率限制了其应用，此外，LaNbO₄基材料从高温四方结构（白钨矿相）到低温单斜结构（铁辉石相）的可逆相变，伴随着电导率的显著降低和热膨胀系数（TEC）的突变。因此，抑制这种相变或稳定高温四方相LaNbO₄至室温是实现其实际应用的另一个主要挑战。本研究通过在Nb位上等摩尔共掺杂Ga和Mo，在LaNbO₄中实现了由氧空位传导的高氧离子电导率，例如在900 ?C下为3×10^?3S cm^-1。并且，这种共掺杂可以有效地将高温四方相LaNbO₄稳定到室温，代表了具有最高氧空位浓度的室温四方相LaNbO₄。通过计算模拟，深入研究了氧空位缺陷的局域结构和导电机制。这一研究结果为开发LaNbO₄材料作为氧空位传导的氧离子导体提供了可能性。

本研究得到了广西杰出青年科学基金（2021GXNSFFA220002）、广西科技计划（AA21238001、ZY22096019）、国家自然科学基金项目（21965008、22090043）等项目的资助。

论文图解摘要

（一审：段小旭；二审：刘来君；三审：周焕福）