Europium oksit ve seriyum dioksit katkılı bizmut oksit polimorflarının yapısal ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the structural and electrical properties of europium oxide and cerium dioxide doped bismuth oxide polymorphous
Yazar: YASEMİN MERİÇ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ARI ; PROF. DR. REFİK KAYALI
Niğde Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Bizmut oksit = Bismuth oxide ; Elektriksel özellikler = Electrical properties ; Europyum = Europium

Özet:
Bu tez çalışmasında, Bi2O3 tabanlı, yüzdeleri (x=1,3,5,7,9,11 mol% ve y=11,9,7,5,3,1 mol%) arasında değişen Eu2O3 ve CeO2 katkılı malzemeler katı hal reaksiyon yöntemiyle değişik sıcaklıklarda ve değişik sürelerde sentezlenerek (Bi2O3)1-(x+y)(CeO2)x(Eu2O3)y örnekleri elde edilmiştir. Daha sonra, katı oksit yakıt hücreleri(SOFC) için elde edilen bu elektrolitlerin yapısal ve elektriksel özellikleri XRD, SEM, DTA/TG ve 4-nokta prob yöntemiyle belirlenmiştir.XRD ölçümleri, 7000C - 7500C ve 7500C -8000C'da ısıl işleme tabi tutulan ß-fazına sahip ve katkı oranları sırasıyla(x=7,y=5) ve (x=9,y=3) olan örnekler hariç diğer bütün örneklerin karışık (?+ß+?)-fazına sahip olduklarını ve sıcaklığa bağlı olarak kristal yapının değiştiğini göstermiştir.Diğer taraftan, katkı miktarının örneklerin elektriksel iletkenlikleri üzerinde nasıl bir rol oynadığı araştırılarak, bütün örneklerde sıcaklık artıkça iletkenliğin arttığı görülmüştür. ß-fazına ve (?+ß+?)-fazına sahip olan örneklerin iletkenlik değerleri sırasıyla 4,47x10-2 (?cm)-1-4,63x10-1 (?cm)-1 ve 1,86x10-1 (?cm)-1 - 3,62x10-1 (?cm)-1 aralıklarında değişmektedir. Buna ek olarak, ß-fazına sahip olan örneklerin aktivasyon enerjileri iletkenlik ölçüm verileri kullanılarak hesaplanmıştır ve (0,74-0,90)eV aralığında bulunmuştur.Son olarak, örneklerin elektriksel iletkenlikleri örneklerin SEM ölçümleri ve XRD sonuçları arasındaki ikili ilişki kullanılarak incelenmiştir.

Abstract:
In this study, (Bi2O3)1-x-y(CeO2)x(Eu2O3)y ternary systems (x=1,3,5,7,9,11 mol% and y=11,9,7,5,3,1 mol%, dopant concentrations) have been developed using solid state reaction method sintering at 650 oC, 700 oC, 750 oC, 800 oC for 48 hours. Electrical and structural properties of these electrolytes for solid oxide fuel cells (SOFCs) have been evaluated by means of XRD, TGA, DTA/TG, SEM and four-probe point method.XRD measurements have showed that nearly all of the samples have ?+ß+? phase except the samples with ß-phase sintered at 700 - 7500C and 750-8000C and having the dopant ratios (x=7,y=5) and (x=9,y=3), respectively.On the other hand, electrical measurements have been carried out using four-probe point method to see how the amount of the dopants played a role on the the electrical conductivity of the samples. It has been seen that the conductivity of all the samples increase with the increasing temperature. The measured conductivity values of the samples with ß-phase and the samples having (?+ß+?)-phase vary from 4,47*10-2 (?cm)-1 to 4,63*10-1 (?cm)-1 and vary from 1,86*10-1 (?cm)-1 to 3,62*10-1 (?cm)-1, respectively. In addition, activation energy of the samples having ß-phase have been calculated using electrical conductivity measurement data and these calculated activation energy values of all these samples have been found in the interval (0,74-0,90 eV).Finally, electrical conductivities of the samples were investigated by using the correlation between the micro structure of the samples obtained from SEM mesurements and the results of the XRD of the samples.