Holmiyum oksit ve terbiyum oksit katkılı bizmut oksit üçlü sistemin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of holmium oxide and terbium oxide doped  bismuth oxide ternary system
Yazar: BETÜL AKKAYA
Danışman: PROF. DR. REFİK KAYALI
Niğde Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Ho2O3 ve Tb4O7 katkılı Bi2O3 kompozit malzeme örnekleri orta sıcaklık katı oksit yakıt pilleri (OS-KOYP) için elektrolit olarak geliştirilmiş ve yapısal ve elektrik özellikleri incelenmiştir. İlk önce, (Bi2O3)1-(x+y)(Ho2O3)x(Tb4O7)y üçlü sistemleri için değişik oranlarda Ho2O3 ve Tb4O7 (x= 0.11, 0.09, 0.07, 0.05, 0.03, 0.01 ve y=0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09, 0.11) katkılamak suretiyle hazırlanmıştır. Hazırlanan toz örnekler 700, 750 ve 800 oC 'de geleneksel katı-hal sentezleme tekniği (KHST) ile sinterlenerek elektrolit malzeme örnekleri elde edilmiştir. Örnekler, X-ışını toz kırınımı (XRD) ve dört-nokta probe metodu (DNPM) ile karakterize edilmiştir. XRD ölçümleri 750 ve 800 oC 'de sinterlenmiş olan (Bi2O3)0.88(Ho2O3)0.11(Tb4O7)0.01 örneklerinin kararlı florit tipi yüzey merkezli kübik (fcc) kararlı δ-Bi2O3 fazına sahip olduğunu göstermiştir. Örneklerin aktivasyon enerji değerleri Arrhenius denklemi kullanılarak log σ' nın 1000/T' ye karşı grafiğinden hesaplanmıştır. Örnekler karşılaştırıldığında, en yüksek iletkenlik değeri ve en düşük aktivasyon enerji değeri 750 °C' de 48 saat sentezlenen (Bi2O3)0.88(Ho2O3)0.11(Tb4O7)0.01 örneği için sırasıyla 763 °C' de 1.75*10-1 (Ω.cm)-1 ve 931–1030 K sıcaklık aralığında 0.94 eV olarak hesaplanmıştır.
Anahtar Sözcükler: Geleneksel katı-hal sentezleme teknikleri (KHST), X-ışını toz kırınımı (XRD), dört nokta probe metodu (DNPM).

Abstract:
In the present study, Ho2O3 and Tb4O7 doped Bi2O3 composite material samples have been developed as electrolyte for intermediate-temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs) and their structural and electrical properties have been investigated. Firstly, the powders of the (Bi2O3)1-(x+y)(Ho2O3)x(Tb4O7)y ternary systems have been prepared with ratios of Ho2O3 and Tb4O7 (x=0.11, 0.09, 0.07, 0.05, 0.03, 0.01 and y=0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09, 0.11). Then, using these prepared powders the electrolyte material samples have obtained by sintering at 700, 750 and 800 oC by conventional solid-state synthesis techniques (SST). The samples were characterized by means of X-ray powder diffraction (XRD) and the four-point probe method (DNPM). XRD measurements indicated that the (Bi2O3)0.88(Ho2O3)0.11(Tb4O7)0.01 samples synthesized at 750 and 800 oC have the stable fluorite-type face centered cubic (fcc) δ-Bi2O3 phase. The activation energy values of the samples were calculated from log σ versus 1000/T graphics using Arrhenius equation. The highest conductivity value and lowest activation energy value were founded as 1.75*10-1 (Ω.cm)-1 at 763 oC and 0.94 eV in temperature ranges of 931–1030 K for (Bi2O3)0.88(Ho2O3)0.11(Tb4O7)0.01 sample sintered for 48 hours at 750 oC, respectively, compared the samples.
Keywords: Conventional solid-state synthesis techniques (SST), X-ray powder diffraction (XRD), four-point probe method (DNPM).