由于研究成熟的氧化锆基固体电解质的工作温度通常在800-1000℃,使得其在实际应用中出现稳定性差、热膨胀系数不匹配以及电极烧结难等问题。氧化铈基电解质属于中低温材料,有效的避免了由于高温操作而带来的一系列问题。为了提高氧化铈基电解质材料的电学性能,掺杂低价离子成为主要的研究方法。本研究利用固相法合成了 CeO2固体电解质材料,分别研究了 Yb3+与Gd3+和Ce3+与Gd3+的双掺杂体系对CeO2固体电解质物相、微观形貌以及电学性能的影响。为了更好地说明各离子掺杂对CeO2固体电解质的影响,研究设置Yb3+、Gd3+及Ce3+的单掺杂体系作为对照试验。通过对试样的物相及微观形貌分析表明,这些试样均属于单一的立方萤石结构,且各试样的微观形貌相似,晶粒大小较均匀,晶界明显,Gd3+与Yb3+掺杂试样的相对密度均在90%以上,而Ce3+掺杂的试样致密性相对来说较差。由于掺杂的三价离子进入到CeO2晶格中,改变了 CeO2的晶格结构,试样的晶格参数也发生了相应的变化。利用交流阻抗技术对各掺杂样品的电学性能进行测试表征,结果表明,随着测试温度的升高,各样品的阻抗均变小,样品具有最小的电阻圆弧,最小的阻抗值。随着测试温度的升高,各样品电导率增大,表明样品的导电机制为离子扩散机制,并且在此过程中,通过提高晶界电导率而达到改善材料电学性能的目的。Gd3+、Yb3+以及Ce3+单掺杂体系中,性能最好的为Yb3+掺杂的CeO2固体电解质样品,而在双掺杂体系中,Yb3+和Gd3+双掺杂使得CeO2固体电解质电学性能更好。在所有掺杂样品中,Yb3+和Gd3+双掺杂样品性能最优,并且在Yb3+掺杂量为4mol%,Gd3+掺杂量为6mol%时,电导率达到最大值4.4×104S.cm-1。与10mol%Gd3+掺杂CeO2固体电解质材料的电导率1.45×104S·cm-1相比,Yb3+的掺杂是10mol%Gd3+掺杂电导率的3倍多,起到了改善氧化铈电解质材料电学性能的作用,从而确定此配比为双掺杂Ce02固体电解质中最优配比。