具有混合离子-电子传导(MIEC)性质的钙钛矿氧化物是固体氧化物燃料电池(SOFC)的潜在阴极候选材料。钴基钙钛矿型阴极材料,对氧还原反应(ORR)表现出优异的电催化性能。但是,这些钴基阴极出现了化学稳定性差,与电解质材料的相容性差,易蒸发等缺点。因此,开发具有优良电催化活性无钴阴极是SOFCs实际应用的主要目标。近年来铁基氧化物由于低廉的成本和出色的电化学性能引起了极大的关注。本文对具有钙钛矿型结构的混合离子-电子导体(MIEC)Bi_0.5Sr_0.5FeO_3-δ进行掺杂改性,将高价态阳离子Mo⁶⁺、V⁵⁺、W⁶⁺掺入B位,通过高温固相法分别合成了Bi_0.5Sr_0.5Fe_1-xMO_xO_3-δ(BSFMx,x=0.025,0.05),Bi_0.5Sr_0.5FeO_3-δ(BSFVx,x=0.025,0.05 和 0.075),Bio.5Sr0.5Fe1-xWxO3-δ(BSFWx,x=0.025,0.05,0.075和0.1),借助X射线衍射(XRD)分析、热膨胀(TEC)分析、电导率测试、微观形貌(SEM)分析等表征手段对材料的物理和电化学性能进行研究。BSFMx、BSFVx和BSFWx材料都属于高价态掺杂,具有相似的性能,主要结论如下:(1)阴极材料都以Pm(?)m的空间群在单个立方结构中结晶,结构稳定。(2)阴极材料与电解质Ce_0.9Gd_0.1O_1.95(CGO)之间不仅有优异的高温化学相容性,而且还有适宜的热膨胀系数,这保障了各部件在高温下的良好运行。(3)BSFMx、BSFVx和BSFWx阴极材料具有优异的电催化活性,比如在700℃时BSFM0.05的最低极化阻抗为0.12 Ω cm²,最大峰值功率密度为1.07Wcm^-2;BSFV0.05的最低极化电阻为0.060 Ω cm²,最大功率密度为1.157Wcm^-2。BSFW0.025最低极化阻值是0.060 Ω cm²,峰值功率密度可高达1.27Wcm^-2。(4)抗CO₂测试和ABE计算,可知BSFMx、BSFVx和BSFWx具有比母体材料Bi-(0.5)Sr_0.5Fe_xO_3-δ(BSF)更好的CO₂耐久性。(5)结合氧分压测试、DRT分析以及电容、频率计算,可得出这些氧化物的氧还原速控步骤是氧气的吸附和解离。