溴化银中的电子电导率和空穴电导率的测量

溴化银中的电子电导率和空穴电导率的测量 固体电解质最主要的标志之一是它的离子电导必须,99％，而固体电解质中的电子电导 率和电子空穴电导率在固体电解质的应用有重要的影响，例如对固态电池膜 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ，即使存在 很小的电子电导也将引起电池的自持放电损耗，导致贮存期间的电池容量降低。因此，对固 体电解质中的电子电导率和电子空穴电导率的测量在固体电解质材料中占有重要的地位。测 量固体电解质电子电导和电子迁移数的主要方法有电解重量法、热力学电动势测量法、 Wagner直流极化法以及渗透测量技术等。其中电解重量法测量物质的迁移是最简单的经典 方法，对于低电子电导的测量，应用Wagner直流极化法，能得到精确的结果。 Wagner 固体电解质是一类离子传导占优势的离子导体，但在很多固体电解质中，也存在电子电 导，当电子电导较高时，即成混合导体。固体电解质的电子电导（电子和电子空穴传导）具 有半导体特性，与电子能带结构、离子性质有关，而离子电导则主要决定于物质的晶体结构。 1.1 物质的化学组成和结构决定了固体电解质中离子和电子载体的浓度。具有高离子电导率 的固体电解质（快离子导体）的重要特点是对外界环境响应快，甚至在室温也能很快地达到 热力学平衡，因此可用化学热力学来研究固体电解质组成的化学势和电荷载体浓度之间的定 量关系。 以具有Frenkel缺陷的MX二元化合物为例，假定可以发生以下三个独立的晶格缺陷化 学平衡反应： ，,MVMV，， （1） iMMi ,，eh，0 （2） ，,MeMMV，， （3） iiexi ，,式（1） 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示间隙离子和空位的产生－消灭反应，其中MV是间隙晶格位置上的离子；MiM MV是带负电的原子空位；和为正常晶格位置。式（2）为电子和电子空穴之间的平MMi ，,衡。式（3）中MMe为外部金属原子，说明通过和电子结合保持电价平衡，间隙离子iex 能够与中性环境交换。上述反应的热力学平衡条件可用化学势表示如下： （4） ,,，,常数，,MViM ,,，,0 （5） ,，eh , （6） ,,,，,，,MMei ,式中,是中性分子的化学势。当晶格缺陷浓度较低时，可以用“理想”定律表示其化iMM 学势和浓度之间的关系： ,Cii 0,,,，kTCln （7） iii 0式中,为标准化学势；k是Boltzmann常数。 i 在理想状态下，式（4）－（6）可用下列“质量作用”定律公式代替： ，,2，，，， （8） ,MVviM0，，，， 2 （9） npnEkT,,,exp()0g ，,,1,，， （10） ,,,nMkTP,,,exp()ixx，， ,，，，，，，,， （11） nVpMMi，，，， 式中nEvn是晶体本征缺陷浓度；是本征电子浓度；和表示电子和电子空穴浓度；是pg00 ,价带和导带之间的能量差，即禁带宽度；,,,P,及为质量作用定律的比例常数；和分xx 别为组成x的分压和化学势。如果已知化合物的浓度与化学势的关系或（8）－（10）中的 ，,有关常数，则n，，，，M、V、和四个浓度（8）－（11）式得出。 piM，，，， 对于Z价金属离子，解离的化学势平衡条件可表示为 ,,,,,，z （12） z，MeM 或 ,,,,，,,,,z （13） z，MeM 假定在晶格缺陷中把正常晶格离子和间隙位置浓度看作常量，则离子导体中离子化学势与组 分变化无关。因,为常数，则 z，M 1,,,,,, （14） eMz ,和,也可得到相似的表达式。 ,xh 电子迁移率通常大于离子迁移率100到1000倍，因此，作为固体电解质的电子缺陷浓对 度应小于离子缺陷浓度1000倍以上，亦即，所以离子导体不考虑本征电子无序。 nv00 1.2 Wagner 测量固体电解质的低电子电导最好的应用Wagner直流极化电池法。对阳离子导体，可以用以下测量电池： 固体电解质不可逆电极（阻塞电极）可逆电极 x=0x=L 一般的测量装置如图1所示。e是电解质；b为不可逆电极；r是参考电极；i为电流计； E是极化电压源。通常用铂、金或银作不可逆电极。 ii bb eEeErr 图1 直流极化电极方法的装置示意图 e：电解质；b：不可逆电极；r：参考电极；i：电流计；E：极化电压源 如图所示，测量时在电池上加入一个低于电解质分解电压的电势，稳态时，由电位梯度产生 的离子流和因浓度梯度引起的化学扩散离子流相等，离子电流降为零，这时电池的总电流由 电子或电子空穴产生。此时固体电解质中离子i的电化学势,的梯度为零： i ,,igrad,,,0 （15） i,x 对z价阳离子i的局部平衡条件是： ,gradgradzgradzgrad,,,,,，, （16） iiieie 因此，通过固体电解质的总电流密度I等于各物质j传导电流之和 s ,,,,11jjj,,,,()()()()(),Igrad （17） ,,sj,ezxezjjjj 式中，e为电子电荷绝对值。 由上式，电子电流密度可以表示为 ,,,,eee （18） Igradgradgrad,,,,()()(),,,eeeizeezei ,式中，z=-1；是,的函数。在稳态条件下，（17）可由对试样厚度L进行积分得到： ,ie ,,,,,,,,1kTii, （19） ,,,,,IddPlneeiei,,,,,,,,iizeLzeLii ,,,,,电池的可逆电极化学势是固定的，不可逆电极化学势由施加电压E测定。将（16）,,ii 式积分得： ,,,,,,,,11ii,,,,,, （20） Eddze,,,,,,,,,,,()eiiii,,,,,,,,iiezei 上式也可表示为： ,,,,nkTP,,,EekTe,,,,,,()()ln()()ln(),, （21） ee,,neP将（19）式相对于以上积分极限进行微分得出： ,,e,,,,,I （22） ,ei，，,,,zeL,,,,iii也可表为： ,I,,,ee, （23） ,,,EL,,E 若导电物质j和载流子得迁移率,一定，从导电率和浓度c及迁移率得关系式 j ,,czeu （24） jjjj 结合（7）至（11）式，可得出电子电导和化学势的关系式： 00,,,,,ckTexp() （25） nnnn 00,,,,,ckTexp() （26） pppp ,,,,,,,,,,,,，,,,，,,exp()exp()zkTzkT （27） enpniipii 式中，,,,,及分别表示在一定化学势的参考电极下的电子和电子空穴电导率。 pn 当I,0I时，由（18）式可得出 ie ,,，，1,,,,pn （28） ,，,,,,()()IIIenpnp,,,,,,exx,,，， 因为 ,,,,,,,1pni （29） ,,,(),,,xxzxi 以（27）、（29）代入（28）得出： ,,,,,,,,,,,1,,,,,,,,,,iii,,I,，()expexp,, （30） ,,,,,,enp,,zezkTzkTx,,,,,,,,,iii,, 如果样品具有均匀横断面，对其长度L积分，得到： ,,,,,,，，，，,,,,,,,,,kT,,,,(),,iiii,, （31） ,,，,IL,,1exp()exp()1,,,,,,enpezkTzkTii,,,,,,，，，，,, 把（20）式代入（31）式，得到阳离子固体电解质中电子电流密度与极化电势E的关系式： kTeEeE,,,，，，，,, （32） I,,，,,,1exp()exp()1,,enp,,,,eLkTkT，，，，,, 由此作出电池稳态极化电流对极化电压的曲线图如图2所示： ii，np i ,,kTn eL ,,,kT,kTeE,eE，，，，pni,,1exp()i,,exp()1np,,,,eLkTeLkT，，，， 0E 图2 极化电池稳态电流图 对于阴离子迁移的固体电解质，则用下式表示： kTeEeE,,,，，，，,, （33） I,,，,,,1exp()exp()1,,epn,,,,eLkTkT，，，，,, 式中ek和通常用气体常数及法拉第常数表示。Wagner应用上述方法对卤化亚铜电解RF EF质的离子和电子导电特性进行了 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。当1时，上式变为 KT RTEF，，,,I,， （34） ,,exp()enp,,FLRT，， EF以,对作图，或者以对作图，由截距和斜率中可求得不同温度下的和exp()logI,IEenekT ,,,,,，及分别表示在一定化学势的参考电极下的电子和电子空穴电导率。 ,ppn 2.1 本实验对AgBr中电子电导率和电子空穴电导率的测试使用下面的电池： Ag|AgBr| 实验装置图如下所示： AgAgBrC PF66B型数EST121型数字超高电字多用表阻、微电流测量仪 YJ82/2型30V1A双 路直流稳压电源 图3 AgBr中电子电导率和电子空穴电导率测量的实验装置图 实验仪器和样品主要有： YJ82/2型30V1A双路直流稳压电源、EST121型数字超高电阻微电流测量仪、PF66B型数字多用表；此外，还有银粉、AgBr、C等化学药品以及制备样品所需的压片机及模具。 2.2 目的： 1、了解Wagner直流极化法测量电子电导率和电子空穴电导率的测试原理。 2、计算在固态离子导体材料中一般电子电导率及电子空穴电导率的大小及它们在材料全电 导率中的比例。 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ： 1、用Wagner直流极化法测量AgBr中的电子电导率和电子空穴电导率。 和σ，并估算它们在全电导率中的比例。 np 2、绘图并求出σ 2.3 1、一般电子电流很小，应仔细测量。 2、测试前应先用直流极化样品，极化的时间越长越好，否则误差较大。 3、总电导率可用阻抗谱法测出。 4、如有需要，测电子电导率和空穴电导率随温度的变化。 2.4 写完整的实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 及所有绘图。 1、快离子导体（固体电解质），林祖壤等编著，上海科学技术出版社 2、固体离子学， （日）工藤撤一，笛木和雄著，北京工业大学出版社 分享源源不断