Электрические свойства содопированного перовскита LaInO3

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследованы содопированные материалы на основе перовскита LaInO3. Твердые растворы с замещением лантана на стронций проявляют высокие значения проводимости, но реализуют невысокий уровень кислородного дефицита. В качестве содопанта В-подрешетки выбраны ионы Mg2+ и Са2+. Оба ряда исследованных твердых растворов La0.9Sr0.1In1–xCaxO2.95–0.5x и La0.9Sr0.1In1–yMgyO2.95–0.5y кристаллизуются в ромбической симметрии с пр. гр. Pnmа. Ионная проводимость в сухой атмосфере определяется переносом ионов кислорода. Кислород-ионный перенос в твердых растворах составляет ~30–40% при высоких температурах (t > 700°С) и возрастает до значений >80% при снижении температуры до 400–300°С. Замещение In3+ на Ca2+ позволяет повысить кислород-ионную электропроводность, наибольшие значения достигаются для составов La0.9Sr0.1In0.95Ca0.05O2.925 и La0.9Sr0.1In0.9Ca0.1O2.9. Введение содопанта Mg2+ в позиции In3+ приводит к снижению ионной электропроводности, по сравнению с La0.9Sr0.1InO2.95. Рассмотрены эффекты изменения подвижности кислорода при изменении геометрических факторов (объем ячейки, критический радиус).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. Г. Белова

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН; Уральский федеральный университет им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: OAV-hn@yandex.ru
Россия, ул. Академическая, 20, Екатеринбург, 620002; ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

А. В. Егорова

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН; Уральский федеральный университет им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина

Автор, ответственный за переписку.
Email: OAV-hn@yandex.ru
Россия, ул. Академическая, 20, Екатеринбург, 620002; ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

С. П. Пачина

Уральский федеральный университет им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: OAV-hn@yandex.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Н. А. Тарасова

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН; Уральский федеральный университет им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: OAV-hn@yandex.ru
Россия, ул. Академическая, 20, Екатеринбург, 620002; ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

И. Е. Анимица

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН; Уральский федеральный университет им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: OAV-hn@yandex.ru
Россия, ул. Академическая, 20, Екатеринбург, 620002; ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Список литературы

  1. Buonomano A., Barone G., Forzano C. // Energy Rep. 2022. V. 8. P. 4844. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.03.171
  2. Kumar S.S., Lim H. // Energy Rep. 2022. V. 8. P. 13793. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.10.127
  3. Scovell M.D. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. P. 10441. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.01.099
  4. Corigliano O., Pagnotta L., Fragiacomo P. // Sustainability. 2022. V. 14. P. 15276. https://doi.org/10.3390/su142215276
  5. Klyndyuk A.I., Zhuravleva Ya.Yu. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. P. 2084. https://doi.org/10.1134/S0036023622601404
  6. Pişkin F. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. P. 1239. https://doi.org/10.1134/S0036023622080216
  7. Filonova E., Medvedev D. // Nanomaterials. 2022. V. 12. P. 1991. https://doi.org/10.3390/nano12121991
  8. Chen Z., Jiang Q., Cheng F. et al. // J. Mater. Chem. A. 2019. V. 7. P. 6099. https://doi.org/10.1039/C8TA11957K
  9. Stroeva A.Y., Gorelov V.P., Balakireva V.B. // Russ. J. Electrochem. 2010. V. 46. P. 552. https://doi.org/ 10.1134/S1023193510070116
  10. Kuz’min A.V., Stroeva A.Yu., Gorelov V.P. // Russ. J. Electrochem. V. 54. P. 43. https://doi.org/10.1134/S1023193518010056
  11. Egorova A.V., Belova K.G., Animitsa I.E. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. P. 22685. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.03.263
  12. Gambino M., Tommaso S.D., Giannici F. et al. // J. Chem. Phys. 2017. V. 147. P. 144702. https://doi.org/ 10.1063/1.4993705
  13. Kim H.-L., Kim S., Lee K.-H. et al. // J. Power Sources. 2014. V. 267. P. 723. https://doi.org/https://doi.org/ 10.1016/j.jpowsour.2014.06.006
  14. Dhanasekaran P., Gupta N.M. // Mater. Res. Bull. 2012. V. 47. P. 1217. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2012.01.031
  15. Sood K., Singh K., Pandey O.P. // Physica B. 2015. V. 456. P. 250. https://doi.org/10.1016/j.physb. 2014.08.036
  16. Sood K., Singh K., Basu S. et al. // Ionics. 2015. V. 21. P. 2839. https://doi.org/10.1007/s11581-015-1461-8
  17. He H., Huang X., Chen L. // Solid State Ionics. 2000. V. 130. P. 183. https://doi.org/10.1016/S0167-2738 (00)00666-4
  18. He H., Huang X., Chen L. // Electrochim. Acta. 2001. V. 46. P. 2871. https://doi.org/10.1016/S0013-4686 (01)00508-4
  19. Bakiz B., Guinneton F., Arab M. et al. // Adv. Mater. Sci. Eng. 2010. V. 2010. P. 360597. https://doi.org/ 10.1155/2010/360597
  20. Shannon R.D. // Acta Crystallogr., Sect. A: Found. Crystallogr. 1976. V. 32. P. 751. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  21. Nishiyama S., Kimura M., Hattori T. // Key Eng. Mater. 2001. V. 216. P. 65. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.216.65
  22. Smyth D.M. // Solid State Ionics. 2000. V. 129. P. 5. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(99)00312-4
  23. Lany S., Zunger A. // Phys. Rev. B. 2009. V. 80. P. 085202. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.085202
  24. Dong Ya., Huang Yi., Ding D. et al. // Acta Mater. 2021. V. 203. P. 116487. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.116487
  25. Kilner J.A., Brook R.J. // Solid State Ionics. 1982. V. 6. P. 237. https://doi.org/10.1016/0167-2738(82)90045-5
  26. Sammells A.F., Cook R.L., White J.H. et al. // Solid State Ionics. 1992. V. 52. P. 111.
  27. Tantardini Chr., Oganov A.R. // Nature Commun. 2021. V. 12. P. 2087. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22429-0
  28. Воронов В.Н. Ионная подвижность и свойства соединений ABX3 типа перовскита. Красноярск, 2006. 64 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограмма образца La0.9Sr0.1In0.9Ca0.1O2.9, уточненная методом Ле Бейла, и изменение объема ячейки в зависимости от содержания допанта (вставка).

Скачать (991KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Годографы импеданса для твердого раствора La0.9Sr0.1InO2.95 при разных температурах и эквивалентная схема, использованная для обработки.

Скачать (787KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Температурные зависимости общей электропроводности для твердых растворов La0.9Sr0.1In1–yMgyO2.95–0.5y (а) и La0.9Sr0.1In1–xCaxO2.95–0.5 (б).

Скачать (949KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость общей электропроводности образца La0.9Sr0.1In0.95Mg0.05O2.925 от парциального давления кислорода при различных температурах (а) и температурные зависимости общей (1), кислород-ионной (2) и дырочной (3) проводимости для La0.9Sr0.1In0.95Mg0.05O2.925 (рО2 = 0.21 атм) (б).

Скачать (870KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Температурные зависимости ионных чисел переноса для твердых растворов La0.9Sr0.1In1–yMgyO2.95–0.5y (а) и La0.9Sr0.1In1–xCaxO2.95–0.5x (б).

Скачать (747KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Температурные зависимости кислород-ионной электропроводности для твердых растворов La0.9Sr0.1In1–yMgyO2.95–0.5y (а) и La0.9Sr0.1In1–xCaxO2.95–0.5x (б).

Скачать (1MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Концентрационные зависимости общей (а) и кислород-ионной (б) проводимости и их энергий активации при температуре 700С для твердых растворов La0.9Sr0.1In1–yMgyO2.95–0.5y.

Скачать (463KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Концентрационные зависимости общей (а) и кислород-ионной (б) проводимости и их энергий активации при температуре 700С для твердых растворов La0.9Sr0.1In1–xCaxO2.95–0.5x.

Скачать (536KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Концентрационные зависимости подвижности кислорода и ионных чисел переноса для твердых растворов La0.9Sr0.1In1–yMgyO2.95–0.5y (а) и La0.9Sr0.1In1–xCaxO2.95–0.5x (б) при температуре 700С.

Скачать (399KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Изменение критического радиуса в зависимости от содержания допанта.

Скачать (422KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024