據(jù)中國地質(zhì)大學(xué)新聞網(wǎng)11月7日訊，湖北省百人計劃專家、地質(zhì)大學(xué)材料與化學(xué)學(xué)院朱斌教授團(tuán)隊、西安建筑科技大學(xué)云斯寧教授團(tuán)隊以及湖北大學(xué)，英國拉夫堡大學(xué)合作在國際期刊《美國化學(xué)學(xué)會能源快報》 (SCI, 即時影響因子16.33)發(fā)表了題為《氧化鈰核殼結(jié)構(gòu)的超質(zhì)子導(dǎo)電》的文章。

地質(zhì)大學(xué)一直以來都是滲源超純水系統(tǒng)的典范院校，而且在地質(zhì)大學(xué)研究生院系實驗室內(nèi)，都配有滲源超純水機(jī)提供實驗需求用水。在幾個月前滲源在地質(zhì)大學(xué)新建化學(xué)樓安裝超純水系統(tǒng)，超純水系統(tǒng)各取水點(diǎn)涵蓋了整個實驗樓各科室實驗用水，取水點(diǎn)處分RO純水與實驗室UP超純水，本次朱斌教授團(tuán)隊在該實驗過程采用的就是滲源超純水設(shè)備提供實驗用水需求，而且該實驗對水質(zhì)中金屬離子的含量要求十分嚴(yán)格，所以該設(shè)備也采用國外進(jìn)口DI為其提供超純水。

實驗部分內(nèi)容解答：

傳統(tǒng)離子導(dǎo)體是通過離子摻雜產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷來實現(xiàn)離子遷移的。例如固體氧化物燃料電池(SOFC)電解質(zhì)釔穩(wěn)定二氧化鋯是Y3+取代Zr4+產(chǎn)生氧空位從而使得O2-得以通過結(jié)構(gòu)里氧空位躍遷輸運(yùn),因此，要達(dá)到1000°C來實現(xiàn)高的離子電導(dǎo)率（0.1 S cm-1）。為了解決SOFC的低溫化，質(zhì)子傳導(dǎo)陶瓷燃料電池(PCFC)成為最新的研究熱點(diǎn)。但其質(zhì)子電導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高溫SOFC氧離子導(dǎo)體的電導(dǎo)率。如何實現(xiàn)低溫條件下質(zhì)子導(dǎo)體的電導(dǎo)率≥ 0.1 S cm-1是目前研究的最大挑戰(zhàn)。

　　研究團(tuán)隊打破傳統(tǒng)，巧妙地利用半導(dǎo)體氧化鈰的表面特殊電子態(tài)和電荷分布，構(gòu)建了質(zhì)子長程快速穿梭機(jī)制的質(zhì)子超導(dǎo)，實現(xiàn)了高達(dá)0.16 S cm-1 的質(zhì)子電導(dǎo)率（520 oC)，并示范了優(yōu)越的PCFC器件性能?；诎雽?dǎo)體物理建立了相應(yīng)理論模型，對CeO2/CeO2-δ核-殼結(jié)構(gòu)內(nèi)部界面電荷的形成及其對質(zhì)子傳輸?shù)募s束效應(yīng)進(jìn)行了深入的分析，并揭示了CeO2/CeO2-δ內(nèi)部質(zhì)子超導(dǎo)的成因。

　　論文第一作者是2018級博士生邢月明，師從朱斌教授。該團(tuán)隊的主要貢獻(xiàn)是從半導(dǎo)體離子學(xué)的理論指導(dǎo)，結(jié)合半導(dǎo)體氧化鈰表面的電子態(tài)設(shè)計超質(zhì)子傳導(dǎo)，并用強(qiáng)有力實驗證據(jù)證明了設(shè)計，實現(xiàn)了超質(zhì)子電導(dǎo)率。同時，成功示范了先進(jìn)質(zhì)子陶瓷燃料電池的性能，特別是和湖北大學(xué)合作實現(xiàn)了200小時的操作，為實現(xiàn)固體氧化物燃料電池商業(yè)化提供了可靠的科學(xué)依據(jù)和產(chǎn)業(yè)化潛力。我校朱斌教授為第一通訊作者，我校吳艷副教授，西安建筑科技大學(xué)云斯寧教授是共同通訊作者。

　　《美國化學(xué)學(xué)會能源快報》收錄于美國化學(xué)學(xué)會數(shù)據(jù)庫。2019年6月20日，科睿唯安《SCI期刊引文分析報告》最新公布的《美國化學(xué)學(xué)會能源快報》刊物影響因子為16.331，該期刊在與能源相關(guān)的材料、化學(xué)、物理、生物等相關(guān)領(lǐng)域具有非常高的學(xué)術(shù)影響力。

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