掺杂二氧化铈（Doped CeO₂,DCO）是一种高氧离子电导率的固体电解质,在固体氧化物燃料电池、氧传感器和催化剂等技术领域有广泛应用前景,但DCO的烧结性能通常较差,一定程度上影响了材料的实际应用。研究发现,用适量添加剂可以显著提高DCO的烧结性能,降低材料的制备烧结温度,有利于降低成本。然而,添加剂对DCO电解质材料电学性能的影响,目前还不十分清楚。有文献报道认为,适量的添加剂可以“清理”晶界中的二氧化硅杂质,从而提高DCO材料的晶界电导率和表观氧离子电导率;但是,常用的添加剂除了Li₂O,多为过渡金属氧化物（TMO）,如CuO、CoO、Fe₂O₃等,在还原条件下,过渡金属离子的还原反应可能导致DCO表现出较高的电子电导率。如果添加了TMO的DCO用于固体氧化物燃料电池（SOFC）的电解质层,将导致电池的开路电压下降和电池性能降低。因此,本论文工作以钐掺杂氧化铈(Ce_0.8Sm_0.2O_2-δ,SDC)为电解质材料,研究不同的非过渡金属氧化物（非-TMO）和过渡金属氧化物（TMO）添加剂对SDC烧结及电学性能的影响,分析了不同添加剂的用量及多元添加剂协同效应的作用。论文第一章为文献综述,重点介绍了固体氧化物燃料电池工作原理及电解质材料,着重总结了文献报道有关添加剂对DCO电解质材料烧结性能和电学性能的影响。论文第二章分别研究了0.0001mol%～5mol%的CaO、Al₂O₃、MgO、SrO、BaO添加剂对草酸铵共沉淀法制备的SDC电解质烧结性能的影响。测试了烧结样品的相对密度和烧结动力学特性,并对添加剂的助烧机理进行了探讨。研究表明通过掺杂一些Vegard’s Slope绝对值较大、离子电价较小的元素,仅需要极少量烧结助剂就可以促进SDC电解质材料的烧结。论文第三章研究了添加非TMO和TMO对SDC电解质材料在氧化/还原气氛下电导率的影响。采用交流阻抗谱,在不同温度和空气/氢气气氛下测得了添加CuO、MgO、SrO的SDC电导率。初步结果表明CuO添加剂可能在还原性气氛下使SDC电解质产生更多的电子电导,而MgO等非TMO添加剂则一定程度上缓解了SDC在H₂气氛中电子电导率上升的问题。论文第四章研究了复合添加剂的协同效应。在SDC中复合添加BaO-SrO或CaO-SrO,并通过改变用量研究复合添加剂对SDC电解质烧结和电学性能的影响。相对密度、烧结动力学和电学性能的研究结果表明,通过改变添加剂的含量和不同组分的比例可以改变SDC电解质烧结过程中在不同温度范围下的线收缩速度。合适的添加剂含量和不同组分比例可能会进一步改善SDC电解质的烧结性能。对于电学性能,尽管研究中所用的添加剂配方没有提升SDC氧离子电导率,但缓解了氢气气氛下SDC电子电导率上升的问题。