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固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将化学能直接转化为电能的能量转化装置，具有环境友好、能量转换效率高、燃料适应性强和使用范围广等优点，是21世纪世界各国竞相发展的一种高新绿色能源技术。目前传统的SOFC因在高温下工作而在一定程度上制约了其商业化进程，所以开发中低温固体氧化物燃料电池已成为SOFC的必然发展趋势，而其关键技术就是开发中低温下具有高的离子电导率的固体电解质材料。磷灰石型氧化物La9.33(MO4)6O2由于在低温下具有高离子电导率及低活化能，近些年来作为一种新型的固体电解质材料受到了越来越多研究者的关注。
为了解决固相反应法制备La9.33(SiO4)6O2易出现绝缘相和烧结温度过高的缺点，本论文采用了湿化学法中的溶胶凝胶法和溶胶凝胶-自燃烧法(GNP法)两种方法制备了磷灰石型氧化物La9.33(SiO4)6O2，系统地研究了：1)不同工艺条件对粉体的相组成、形貌、尺寸和比表面积等特性的影响；2)合成条件及烧结工艺对材料的致密性和导电性能的影响；3)La9.33(SiO4)6O2的热膨胀性能、化学稳定性及与电极材料的相容性；4)Mg/Al原子掺杂的La-Si-O体系与材料的晶体结构、导电性能的关系。得到的结论如下：
一、采用溶胶凝胶法可在1000℃下合成得到单一磷灰石相的粉体。水、乙醇、乙酸的用量和前驱体溶液的pH值对溶胶凝胶的形成有很大影响，最佳工艺参数为：水/TEOS=10，硅浓度=0.9，pH=2。溶胶凝胶法制备的La9.33Si6O26超细粉体具有良好的烧结性能，1500℃下烧结10h时的样品的相对密度为83.8％，其烧结体在800℃时电导率为1.15×10-3S/cm，电导活化能为0.92eV。
二、采用溶胶凝胶-自燃烧法可在较低温度直接合成含少量杂相的磷灰石结构粉体，其平均颗粒直径为139nm、比表面积为8.14m2/g。经1500℃下烧结20h，样品的相对密度为95.9％，800℃时电导率为2.25×10-3S/cm，电导活化能为0.97eV。
三、La9.33Si6O26材料具有良好的热膨胀性能，从室温到800℃范围内样品的平均膨胀系数为9.3×10-6/k，与传统的电解质YSZ及电极LSM的平均膨胀系数相近。La9.33Si6O26还与电极材料La1.6Sr0.4NiO4具有良好的化学相容性，1200℃热处理20h没有发生界面反应。
四、磷灰石型电解质材料La9.33Si6O26中掺杂Mg、Al原子没有明显改善样品的烧结性能，1500℃烧结10h的材料的相对密度为75％一88％。阳离子空位型La9.33-2/3xMgxSi6O26和氧离子填隙型La10-xMgxSi6O26+δ(X=0.5，0.8，1.0，1.5)试样的电导率均随着Mg掺杂量的增加而减小。由于随着Mg的掺入量增多，样品的阳离子空位浓度和氧离子填隙数目都减少，这说明了阳离子空位浓度和填隙氧离子数目的降低不利于提高磷灰石型电解质材料的电性能。Mg、Al原子在Si位掺杂的La9.67Si5.5Mg0.5O26.01和La9.67Si5.5Al0.5O26.25相比，La9.67Si5.5Mg0.5O26.01显示了更高的电导率。