混合導體

混合導體是指離子導電和電子導電同時存在的一類導體。又叫混合離子-電子導體，是介於離子導體和電子導體之間的一類固體材料，它同時兼有離子導電性和電子導電性。有實用價值的混合導體的離子電導率和電子電導率都相當高。

基本介紹

• 中文名：混合導體
• 外文名：mixed conductor
• 別稱：混合離子-電子導體
• 特性：離子導電性和電子導電性
• 特點：介於離子導體和電子導體

特點

這類導體有較高的電子電導率，而且能發生拓撲化學反應，即當外來金屬離子進入其晶格內所形成的產物(稱為插入化合物)仍保留原來的結構特徵。這種反應是可逆的，且組成可在一定範圍內變動。所以，混合導體是理想的陰極材料，在二次電池中具有重要意義。

一些導體

重要的材料如下：MX2型過渡金屬，硫屬化合物具有層狀結構。以二硫化太為例，其結構單位是兩層六立密堆積的硫原子中夾鈦的夾心餅，這樣的結構單位再以不同的方式和不同的層數堆積成各種不同的單位晶胞。在這類化合物中的XMX層內是以較強的共價鍵聯繫，層與層間則以弱的范德瓦爾斯鍵聯繫，因而外來離子可插入層間。如鋰插入到二硫化鈦形成一種硫鋰化物。α-Ag₂X(X=S,Se,Te)，Cu₂S,WO₃和TiS₂等都屬於這一類。離子電導和電子電導的起因各不相同，前者與晶體結構有關，後者主要由電子能隙所決定。離子導體中的電子電導率與材料所處的環境如溫度和氧分壓等密切相關，例如ZrO₂(CaO)在1000℃時只有當氧分壓在10^-5～10^-18大氣壓之間時才是純的氧離子導體,當氧分壓大於10⁵大氣壓和小於10^-18大氣壓時分別具有P型和N型導電性，對一維和二維混合導體（見低維導體）研究得較多。很多過渡金屬氧化物如WO₃的晶體點陣中有許多彼此平行的一維隧道，一價陽離子可以占據這些隧道並在其中擴散。例如在外電場作用下H⁺和Li⁺都可以嵌入WO₃的隧道中形成HxWO₃和LixWO₃，它們都是深藍色。電場反向時，離子又被取出變成為無色的WO₃。利用這種特性已製成電色顯示器。TiO₂具有二維層狀結構，層與層之間沒有強的化學鍵，因此鹼金屬離子很容易出入層間，它是固體電池理想的陰極材料。由於對混合導體的研究不夠深入，因而對它的了解還很膚淺。