Phase equilibria, crystal structure and oxygen nonstoichiometry of complex oxides formed in the system GdCoO3–SrCoO3–δ–SrFeO3–δ–GdFeO3

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The phase equilibria in the quasi-quaternary GdCoO3–SrCoO3–δ–SrFeO3–δ–GdFeO3 system have been studied at 1373 K in air. The homogeneity ranges and crystal structure of solid solutions of general composition Gd1–xSrxCo1–yFeyO3–δ have been determined. Depending on the concentration of introduced strontium and iron, the Gd1–xSrxCo1–yFeyO3–δ oxides crystallize in orthorhombic (x = 0.1 and 0.4 ≤ y ≤ 1.0; x = 0.2 and y = 0.9, sp. gr. Pbnm), tetragonal (0.6 ≤ x ≤ 0.8 and 0.1 ≤ y ≤ 0.5, sp. gr. I4/mmm) or cubic (x = 0.9 and 0.1 ≤ y ≤ 0.9; 0.6 ≤ x ≤ 0.8 and 0.6 ≤ y ≤ 0.9, sp. gr. Pm-3m) perovskite structure. Structural parameters were determined for all single-phase samples. An increase in the concentration of strontium and iron leads to an increase in the unit cell parameters of the Gd1–xSrxCo1–yFeyO3–δ oxides. It has been shown that the oxygen content in Gd1–xSrxCo1–yFeyO3–δ cobaltites, determined by thermogravimetric analysis, decreases with increasing temperature and strontium content in the samples. An isobaric-isothermal phase diagram of the GdCoO3 – SrCoO3–δ–SrFeO3–δ–GdFeO3 system at 1373 K in air was constructed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Т. V. Aksenova

Yeltsin Ural Federal University

Author for correspondence.
Email: TV.Aksenova@urfu.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620002

E. E. Solomakhina

Yeltsin Ural Federal University

Email: TV.Aksenova@urfu.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620002

A. S. Urusova

Yeltsin Ural Federal University

Email: TV.Aksenova@urfu.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620002

V. A. Cherepanov

Yeltsin Ural Federal University

Email: TV.Aksenova@urfu.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620002

References

  1. Клындюк А.И., Журавлева Я.Ю., Гундилович Н.Н. и др. // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 1. С. 88. https://doi.org/10.31857/S0002337X23010086
  2. Симоненко Т.Л., Симоненко Н.П., Симоненко Е.П. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 10. С. 1359. https://doi.org/10.31857/S0044457X22600736
  3. Клындюк А.И., Журавлева Я.Ю. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 12. С. 1874. https://doi.org/10.31857/S0044457X22600669
  4. Калинина М.В., Дюскина Д.А., Полякова И.Г. и др. // Физика и химия стекла. 2023. Т. 49. № 2. С. 158. https://doi.org/10.31857/S013266512260087X
  5. Чижова Е.А., Клындюк А.И., Журавлева Я.Ю. и др. // Физика и химия стекла. 2023. Т. 49. № 1. С. 71. https://doi.org/10.31857/S0132665122600200
  6. Fan H., Liu Z., Wu Y. et al. // Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2023. V. 21. № 1. P. 289. https://doi.org/10.1111/ijac.14490
  7. Lee K.T., Manthiram A. // J. Electrochem. Soc. 2006. V. 153. № 4. P. A794. https://doi.org/10.1149/1.2172572
  8. Lee K.T., Manthiram A. // J. Electrochem. Soc. 2005. V. 152. № 1. P. A197. https://doi.org/10.1149/1.1828243
  9. Rossignol C., Ralph J.M., Bae J.-M. et al. // Solid State Ionics. 2004. V. 175. № 1–4. P. 59. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2004.09.021
  10. Takeda Y., Ueno H., Imanishi N. et al. // Solid State Ionics. 1996. V. 86–88. P. 1187. https://doi.org/10.1016/0167-2738(96)00285-8
  11. Ni Q., Chen H., Ge L. et al. // J. Power Sources. 2017. V. 349. P. 130. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.03.037
  12. Tong X., Ovtar S., Brodersen K. et al. // J. Power Sources. 2020. V. 451. P. 227742. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.227742
  13. Madathil R.K., Norby T. // Solid State Sci. 2022. V. 124. P. 106801. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2021.106801
  14. Конончук О.Ф., Петров А.Н., Черепанов В.А. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1991. Т. 27. № 9. С. 1963.
  15. Vereshchagin S.N., Solovyov L.A., Rabchevskii E.V. et al. // Chem. Commun. 2014. V. 50. P. 6112. https://doi.org/10.1039/c4cc00913d
  16. Tealdi C., Saiful Islam M., Fisher C. et al. // Prog. Solid State Chem. 2007. V. 35. P. 491. https://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2007.01.015
  17. Wang X., Huang K., Ma W. et al. // Chem. Eur. J. 2017. V. 23. P. 1093. https://doi.org/10.1002/chem.201604065
  18. Liu H., Guo Y., Xie R. et al. // Sens. Actuators, B. 2017. V. 246. P. 164. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.02.072
  19. He J., Sunarso J., Miao J. et al. // J. Hazardous Mater. 2019. V. 369. P. 699. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.02.070
  20. Li T., Jayathilake R.S., Taylor D.D. et al. // Chem. Commun. 2019. V. 55. P. 4929. https://doi.org/10.1039/C8CC09573F
  21. Dudnikov V.A., Orlov Y.S., Kazak N.V. et al. // Ceram. Int. 2019. V. 45. № 5. P. 5553. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.12.013
  22. Reis M.S., Rocco D.L., Caraballo Vivas R.J. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2017. V. 422. P. 197. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.08.080
  23. Ryu K.H., Roh K.S., Lee S.J. et al. // J. Solid State Chem. 1993. V. 105. № 2. P. 550. https://doi.org/10.1006/jssc.1993.1247
  24. Zhang L., Li X., Wang F. et al. // Mater. Res. Bull. 2013. V. 48. P. 1088. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2012.11.105
  25. Long P.T., Manh Т.V., Ho T.A. et al. // Ceram. Int. 2018. V. 44. P. 15542. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.05.216
  26. James M., Cassidy D., Goossens D.J. et al. // J. Solid State Chem. 2004. V. 177. № 6. P. 1886. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2004.01.012
  27. Alhokbany N., Almotairi S., Ahmed J. et al. // J. King Saud Univer. Sci. 2021. V. 33. P. 101419. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2021.101419
  28. Petrov A.N., Kononchuk O.F., Andreev A.V. et al. // Solid State Ionics. 1995. V. 80. P. 189. https://doi.org/10.1016/0167-2738(95)00114-l
  29. Cherepanov V.A., Gavrilova L.Ya., Barkhatova L.Yu. et al. // Ionics. 1998. V. 4. № 3–4. P. 309. https://doi.org/10.1007/BF02375959
  30. James M., Tedesco T., Cassidy D.J. et al. // Mater. Res. Bull. 2005. V. 40. P. 990. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2005.02.020
  31. Park S., Choi S., Shin J. et al. // J. Power Sources. 2012. V. 210. P. 172. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.03.018
  32. Aksenova Т.V., Efimova T.G., Lebedev O.I. et al. // J. Solid State Chem. 2017. V. 248. P. 183. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2017.02.002
  33. James M., Avdeev M., Barnes P. et al. // J. Solid State Chem. 2007. V. 180. № 8. P. 2233. https://doi.org/10.1002/chin.200835004
  34. Dudnikov V.A., Orlov Y.S., Kazak N.V. et al. // Ceram. Int. 2018. V. 44. № 9. P. 10299. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.03.037
  35. Vereshchagin S.N., Dudnikov V.A., Shishkina N.N. et al. // Thermochim. Acta. 2017. V. 655. P. 34. https://doi.org/10.1016/j.tca.2017.06.003
  36. Dudnikov V.A., Orlov Yu.S., Gavrilkin S.Yu. et al. // J. Phys. Chem. 2016. V. 120. P. 13443. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b04810
  37. Maklakova A.V., Baten’kova A.S., Vlasova M.A. et al. // Solid State Sci. 2020. V. 110. P. 106453. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2020.106453
  38. Дудников В.А., Казак Н.В., Орлов Ю.С. и др. // ЖЭТФ. 2019. Т. 155. № 4. С. 737. https://doi.org/10.1134/S0044451019040175
  39. Istomin S.Y., Drozhzhin O.A., Svensson G. // Solid State Sci. 2004. V. 6. P. 539. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2004.03.029.
  40. Petrov A.N., Cherepanov V.A., Kononchuk O.F. et al. // J. Solid State Chem. 1990. V. 87. № 1. P. 69. https://doi.org/10.1016/0022-4596(90)90066-7
  41. James M., Morales L., Wallwork K. et al. // Physica B. 2006. V. 385–386. P. 199. https://doi.org/10.1016/j.physb.2006.05.244
  42. Qiu L., Ichikawa T., Hirano A. et al. // Solid State Ionics. 2002. V. 158. № 1–2. P. 55. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(02)00757-9
  43. Dyck C.R., Yu G., Krstic V.D. // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2003. V. 801. P. 114. https://doi.org/10.1557/PROC-801-BB3.4
  44. Aksenova Т.V., Cherepanov V.A., Gavrilova L.Ya. et al. // Prog. Solid State Chem. 2007. V. 35. P. 175. https://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2007.03.001
  45. Elkalashy Sh.I., Gilev A.R., Aksenova Т.V. et al. // Solid State Ionics. 2018. V. 31. P. 85. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2017.12.028
  46. Xu Q., Huang D., Chen W. et al. // J. Alloys Compd. 2007. V. 429. № 1–2. P. 34. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.04.005
  47. Dasgupta N., Krishnamoorthy R., Thomas J.K. // Mater. Sci. Eng., B. 2002. V. 90. № 3. P. 278. https://doi.org/10.1016/S0921-5107(02)00058-2
  48. Lee K.T., Manthiram A. // Solid State Ionics. 2005. V. 176. № 17–18. P. 1521. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2005.05.002
  49. Riza F., Ftikos Ch., Tietz F. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2001. V. 21. № 10–11. P. 1769. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(01)00112-1
  50. Elkalashy Sh.I., Aksenova Т.V., Urusova A.S. et al. // Solid State Ionics. 2016. V. 295. P. 96. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2016.08.005
  51. Shannon R.D. // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. P. 751. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  52. Maklakova A.V., Vlasova M.A., Volkova N.E. et al. // J. Alloys Compd. 2021. V. 883. P. 160794. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160794
  53. Khvostova L.V., Volkova N.E., Gavrilova L.Ya. et al. // Mater. Today Commun. 2021. V. 29. № 25. P. 102885. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2021.102885
  54. Volkova N.E., Maklakova A.V., Gavrilova L.Ya et al. // Eur. J. Inorg. Chem. 2017. V. 2017. № 26. P. 3285. https://doi.org/10.1002/ejic.201700321
  55. Aksenova Т.V., Mysik D.K., Cherepanov V.A. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 1344. https://doi.org/10.3390/catal12111344
  56. Tsipis E.V., Naumovich E.N., Patrakeev M.V. et al. // J. Solid State Electrochem. 2021. V. 25. P. 2777. https://doi.org/10.1007/s10008-021-05023-8
  57. Cherepanov V.A., Barkhatova L.Yu., Petrov A.N. // J. Phys. Chem. Solids. 1994. V. 55. № 3. P. 229. https://doi.org/10.1016/0022-3697(94)90137-6
  58. Huheey J.I. Inorganic Chemistry. N.Y.: Harper & Row, 1983.
  59. Aksenova Т.V., Gavrilova L.Ya., Cherepanov V.A. // J. Solid State Chem. 2008. V. 10. P. 1480. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2008.03.010
  60. Grenier J.C., Fournes L., Pouchard M. et al. // Mater. Res. Bull. 1986. V. 21. № 4. P. 441. https://doi.org/10.1016/0025-5408(86)90009-7
  61. Takeda T., Watanabe H. // J. Phys. Soc. Jpn. 1972. V. 33. № 4. P. 973. https://doi.org/10.1143/JPSJ.33.973

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. X-ray data for Gd1-xSrxCo0.2Fe0.8O3-δ, where x = 0.0 (a), x = 0.1 (b), processed using the Rietveld method. Dots - experimental data, 1 - theoretical spectrum; 2 - location of maxima with a resolved set of Miller indices (hkl); 3 - difference between experimental data and theoretical curve

Download (89KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Concentration dependences of unit cell parameters of Gd1-xSrxCo1-yFeyO3-δ solid solutions, where x = 0.0, 0.0 ≤ y ≤ 1.0 are closed symbols; x = 0.1, 0.4 ≤ y ≤ 0.9 are open symbols

Download (125KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. X-ray data for Gd0.3Sr0.7Co1-yFeyO3-δ, where y = 0.2 (a) and y = 0.7 (b), processed using the Rietveld method. Dots are experimental data, 1 - theoretical spectrum; 2 - location of maxima with Miller index set resolved (hkl); 3 - difference between experimental data and theoretical curve. Arrows indicate superstructural reflections for the 2ap × 2ap × 4ap tetragonal cell

Download (89KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependences of unit cell parameters on the composition of solid solution Gd1-xSrxCo1-yFeyO3-δ, where x = 0.6 are closed symbols, x = 0.7 are open symbols

Download (69KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependences of the pseudocubic cell parameters on the composition of the solid solution Gd1-xSrxCo1-yFeyO3-δ

Download (86KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependences of oxygen content in oxides Gd1-xSrxCo0.3Fe0.7O3-δ (0.6 ≤ x ≤ 0.9) on temperature in air

Download (97KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Isobaric-isothermal diagram of the state of the system GdCoO3-SrCoO3-δ-SrFeO3-δ-GdFeO3 at 1373 K in air. Green dots correspond to the orthorhombic structure of Gd1-xSrxCo1-yFeyO3-δ (pr. gr. Pbnm), blue dots to the cubic structure (pr. gr. Pm3m), and red dots to the tetragonal ordered structure (pr. gr. I4/mmm). Purple dots correspond to the two-phase region of coexistence of orthorhombic and tetragonal (or cubic) structures

Download (140KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».