氧离子导体是指具有氧离子迁移特性的化合物。主要有两种结构类型:
萤石型和
钙钛矿型。萤石型化合物的通式为MO2,在掺杂二价或三价
氧化物后,
晶格内出现氧离子空位,产生氧离子导电性。
它们大多是以立方
萤石型结构的氧化物为基,如
二氧化锆、
二氧化铪、
二氧化钍、二氧化锗等。经过异价离子置换形成的具有氧缺位的固溶体,其中又以二氧化锆基固溶体研究得最多。
这类氧离子导体有广泛的用途。如
高温燃料电池的
固体电解质,还可用以制造钢水定氧、锅炉废气监控以及汽车尾气监控的氧传感器等。
二氧化锗基固溶体的电导率较二氧化锆基固溶体稍高,缺点是在还原气氛中易被还原成三氧化二锗,产生电子电导。此外,
三氧化二铋基固溶体也是一类氧离子导体,它们是在三氧化二铋中添加二价、三价、五价或六价的
金属氧化物形成的。其中有些材料的电导率可比二氧化锗基固溶体高一个数量级,但它们在低氧分压下会部分还原为金属铋,只能在一定的氧分压范围内应用。
主要有两种结构类型:萤石型和钙钛矿型。萤石型化合物的通式为MO2,在掺杂二价或三价氧化物后,晶格内出现氧离子空位,产生氧离子导电性。除ZrO2基和ThO2基固溶体外,尚有CeO2基和Bi2O3基固溶体,在高温时有比ZrO2基固溶体更高的电导率,但在还原气氛下易被还原。钙钛矿型氧离子导体为掺杂ABO3型化合物,氧离子电导率和
离子迁移数皆较ZrO2基固溶体低。