Oxygen Storage Capacity of Y0.8Ca0.2BaCo4 – xMxO7 + δ (M = Fe, Ga, Al; 0 < x < 1) Solid Solutions during Thermal Cycling in Air

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

We have studied the behavior of Y1 – yCayBaCo4 – xMxO7 + δ solid solutions in cyclic oxygen absorption/release processes in air at temperatures in the range 350–580°C. Y0.8Ca0.2BaCoO7 + δ has been found to absorb the largest amount of oxygen: 0.52 wt % (325 μmol O/g). The incorporation of calcium and iron into the structure of the YBaCo4O7 + δ cobaltite has been shown to shift the oxygen exchange process to higher temperatures and increase the oxygen storage capacity of the material.

作者简介

D. Turkin

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: turkin@ihim.uran.ru
620108, Yekaterinburg, Russia

K. Tolstov

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: turkin@ihim.uran.ru
620108, Yekaterinburg, Russia

M. Yurchenko

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: turkin@ihim.uran.ru
620108, Yekaterinburg, Russia

A. Suntsov

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: turkin@ihim.uran.ru
620108, Yekaterinburg, Russia

V. Kozhevnikov

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: turkin@ihim.uran.ru
620108, Yekaterinburg, Russia

参考

  1. Vieten J., Bulfin B., Call F., Lange M., Schmücker M., Francke A., Roeb M., Sattler C. Perovskite Oxides for Application in Thermochemical Air Separation and Oxygen Storage // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. № 35. P. 13652–13659. https://doi.org/10.1039/C6TA04867F
  2. Tescari S., Agrafiotis C., Breuer S., Oliveira, Neises-von Puttkamer M., Roeb M., Sattler C. Thermochemical Solar Energy Storage Via Redox Oxides: Materials and Reactor/Heat Exchanger Concepts // Energy Procedia. 2014. V. 49. P. 1034–1043. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.03.111
  3. Kodama T., Gokon N. Thermochemical Cycles for High-Temperature Solar Hydrogen Production // Chem. Rev. 2007. V. 107. № 10. P. 4048–4077. https://doi.org/10.1021/cr050188a
  4. Гилев А.Р., Киселев Е.А., Черепанов В.А. Влияние содержания кобальта на физико-химические свойства твердых растворов La1.5Sr0.5Ni1 – yCoyO4 + δ // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 12. С. 1828–1835. https://doi.org/10.31857/S0044453720120110
  5. Головачев И.Б., Трушников А.А., Волкова Н.Е., Аксенова Т.В., Черепанов В.А. Кристаллическая структура и кислородная нестехиометрия твердых растворов Ba0.9Ln0.1Fe1 – yCoyO3 – δ (Ln = Nd, Sm, Eu) // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 6. С. 686–692. https://doi.org/10.31857/S0044457X22060095
  6. Федорова О.М., Ведмидь Л.Б., Димитров В.М. Влияние давления кислорода на термодинамическую стабильность Nd0.85Ba0.15MnO3 // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 10. С. 1087–1091. https://doi.org/10.1134/S0002337X19100038
  7. Колотыгин В.А., Вискуп А.П., Пивак Е.В., Хартон Н.В. Смешанная ионно-электронная проводимость перовскитоподобных твердых растворов Ba1 – xSrx-Fe1 – yTiyO3 – δ и BaTi0.5Fe0.5 – zCezO3 – δ // Электрохимия. 2020. Т. 56. № 2. С. 119–126. https://doi.org/10.31857/S0424857020020061
  8. Karppinen M., Yamauchi H., Otani S., Fujita T., Motohashi T., Huang Y.-H., Valkeappa M., Fjellvag H. Oxygen Nonstoichiometry in YBaCo4O7 + δ: Large Low-Temperature Oxygen Absorption/Desorption Capability // Chem. Mater. 2006. V. 18. № 2. P. 490–494. https://doi.org/10.1021/cm0523081
  9. Hao H., Cui J., Chen C., Pan L., Hu J., Hu X. Oxygen Adsorption Properties of YBaCo4O7-Type Compounds // Solid State Ionics. 2006. V. 177. № 7–8. P. 631–637. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2006.01.030
  10. Chen T., Hasegawa T., Asakura Y., Kakihana M., Motohashi T., Yin S. Improvement of the Oxygen Storage/Release Speed of YBaCo4O7 + δ Synthesized by a Glycine-Complex Decomposition Method // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. № 43. P. 51008–51017. https://doi.org/10.1021/acsami.1c15419
  11. Nagai Y., Yamamoto T., Tanaka T., Youhida S., Nonaka T., Okamoto T., Suda A., Suqiura M. X-ray Absorption Fine Structure Analysis of Local Structure of CeO2–ZrO2 Mixed Oxides with the Same Composition Ratio (Ce/Zr = 1) // Catal. Today. 2002. V. 74. № 3–4. P. 225–234. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(02)00025-1
  12. Kaspar J., Fornasiero P. Nanostructured Materials for Advanced Automotive De-pollution Catalysts // J. Solid State Chem. 2003. V. 171. № 1–2. P. 19–29. https://doi.org/10.1016/S0022-4596(02)00141-X
  13. Räsänen S., Yamauchi H., Karppinen M. Oxygen Absorption Capability of YBaCo4O7 + δ // Chem. Lett. 2008. V. 37. № 6. P. 638–639. https://doi.org/10.1246/cl.2008.638
  14. Wang S., Hao H., Zhu B., Jia J., Hu X. Modifying the Oxygen Adsorption Properties of YBaCo4O7 by Ca, Al, and Fe Doping // J. Mater. Sci. 2006. V. 43. № 15. P. 5385–5389. https://doi.org/10.1007/s10853-008-2806-8
  15. Zhang K., Zhu Z., Ran R., Shao Z., Jin W., Liu S. Layered Perovskite Y1−xCaxBaCo4O7+δ as Ceramic Membranes for Oxygen Separation // J. Alloys Compd. 2010. V. 492. № 1–2. P. 552–558. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.11.173
  16. Parkkima O., Yamauchi H., Karppinen M. Oxygen Storage Capacity and Phase Stability of Variously Substituted YBaCo4O7 + δ // Chem. Mater. 2013. V. 25. № 4. P. 599–604. https://doi.org/10.1021/cm3038729
  17. Hao H., He Q., Cheng Y., Zhao L. Oxygen Adsorption and Electronic Transport Properties of Fe-Substituted YBaCo4O7 Compounds // Mater. Res. Bull. 2014. V. 53. P. 84–88. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2014.01.042
  18. Motohashi T., Kadota S., Fjellvag H., Karppinen M., Yamauchi H. Uncommon Oxygen Intake/Release Capability of Layered Cobalt Oxides, REBaCo4O7 + δ: Novel Oxygen-Storage Materials // Mater. Sci. Eng. B. 2008. V. 148. № 1–3. P. 196–198. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2007.09.052
  19. Räsänen S., Parkkima O., Rautama E.-L., Yamauchi H., Karppinen M. Ga-for-Co Substitution in YBaCo4O7 + δ: Effect on High-Temperature Stability and Oxygen-Storage Capacity // Solid State Ionics. 2012. V. 208. P. 31–35. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2011.11.028
  20. Räsänen S., Motohashi T., Yamauchi H., Karppinen M. Stability and Oxygen-Storage Characteristics of Al-Substituted YBaCo4O7 + δ // J. Solid State Chem. 2010. V. 183. № 3. P. 692–695. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2010.01.010
  21. Turkin D.I., Yurchenko M.V., Tolstov K.S., Shalamova A.M., Suntsov A.Yu., Kozhevnikov V.L. Oxygen Exchange and Phase Stability of Y0.8Ca0.2BaCo4–xMxO7+δ (M = Fe, Ga, Al) // J. Solid State Chem. 2023. V. 326. P. 124194. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2023.124194
  22. Avci S., Chmaissem O., Zheng H., Hug A., Manuel P., Mitchell J.F. Oxygen Stoichiometry in the Geometrically Frustrated Kagomé System YBaCo4O7+δ: Impact on Phase Behavior and Magnetism // Chem. Mater. 2013. V. 25. № 21. P. 4188–4196. https://doi.org/10.1021/cm401710b
  23. Lai K.-L., Manthiram A. Phase Stability, Oxygen-Storage Capability, and Electrocatalytic Activity in Solid Oxide Fuel Cells of (Y,In,Ca)BaCo4–yGayO7+δ // Chem. Mater. 2016. V. 28. № 24. P. 9077–9087. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b04122
  24. Rodríguez-Carvajal J. Recent Advances in Magnetic Structure Determination by Neutron Powder Diffraction // Physica B. 1993. V. 192. № 1–2. P. 55–59. https://doi.org/10.1016/0921-4526(93)90108-I
  25. Valldor M., Andersson M. The Structure of the New Compound YBaCo4O7 with a Magnetic Feature // Solid State Sci. 2002. V. 4. № 7. P. 923–931. https://doi.org/10.1016/S1293-2558(02)01342-0
  26. Caignaert V., Pralong V., Hardy V., Ritter C., Raveau B. Magnetic Structure of CaBaCo4O7: Lifting of Geometrical Frustration towards Ferrimagnetism // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 2010. V. 81. № 9. P. 094417. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.094417

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2.

下载 (268KB)
索引源数据
3.

下载 (69KB)
索引源数据
4.

下载 (564KB)
索引源数据
5.

下载 (509KB)
索引源数据
6.

下载 (101KB)
索引源数据
7.

下载 (250KB)
索引源数据

版权所有 © Д.И. Туркин, К.С. Толстов, М.В. Юрченко, А.Ю. Сунцов, В.Л. Кожевников, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».