Композиционные твердые электролиты MWO4–SiO2 (M = Ca, Sr) и Ln2W3O12–SiO2 (Ln = La, Nd): синтез и исследование электротранспортных свойств

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Синтезированы композиционные твердые электролиты на основе вольфраматов щелочноземельных MWO4–SiO2 (M = Ca, Sr) и редкоземельных металлов Ln2W3O12–SiO2 (Ln = La, Nd) с добавкой нанодисперсного оксида кремния, исследована их морфология, термические, структурные и электротранспортные свойства. Отсутствие тепловых эффектов на ДСК смесей вольфраматов c кремнеземом, а также рефлексов каких-либо посторонних фаз на дифрактограммах композитов свидетельствует об их термодинамической стабильности. Ионный характер проводимости исследуемых композитов подтвержден высокими значениями (0.8–0.9) суммы ионных чисел переноса (метод ЭДС) и отсутствием зависимости проводимости композитов от давления кислорода в газовой фазе. Концентрационная зависимость проводимости композитов (1–x)MWO4–xSiO2 (M = Ca, Sr) и (1–x)Ln2W3O12–xSiO2 (Ln = La, Nd) проходит через максимум при x = 0.03–0.30 (x – мольная доля). Лучшую проводимость (3.2 × 10–2 См/см) при 900°С имеет композит 0.70Nd2W3O12–0.30SiO2.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ф. Гусевa

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: Natalie.Pestereva@urfu.ru
Россия, Екатеринбург, 620002

Н. Н. Пестерева

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

Email: Natalie.Pestereva@urfu.ru
Россия, Екатеринбург, 620002

Список литературы

  1. Phipps J.B., Whitmore D.H. // Solid State Ionics. 1983. V. 9/10. P. 123. https://doi.org/10.1016/0167-2738(83)90220-5
  2. Mateyshina Y., Slobodyuk A., Kavun V., Uvarov N. // Solid State Ionics. 2018. V. 324. P. 196. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2018.04.026
  3. Ponomareva V.G., Shutova E.S. // Solid State Ionics. 2005. V. 176. № 39/40. P. 2905. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2005.09.021
  4. Shigeoka H., Otomo J., Wen C.-J. et al. // J. Electrochem. Soc. 2004. 151. P. J76. https://doi.org/10.1149/1.1793192
  5. Tadanaga K., Imai K., Tatsumisago M., Minami T. // J. Electrochem. Soc. 2002. V. 149. P. A773. https://doi.org/10.1149/1.1475687
  6. Ponomareva V.G., Burgina E.B., Tarnopolsky V.A., Yaroslavtsev A.B. // Mendeleev Commun. 2002. № 6. P. 2238. https://doi.org/10.1070/MC2002v012n06ABEH001667
  7. Guohua Jia, Chaoyang Tu, Jianfu Li et al. // J. Alloys Compd. 2007. V. 436. P. 341. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.07.037
  8. Yiguo Su, Liping Li, Guangshe Li // Chem. Mater. 2008. V. 20. P. 6060. https://doi.org/10.1021/cm8014435
  9. Zhiyao Hou, Chunxia Li, Jun Yang et al. // J. Mater. Chem. 2009. V. 19. P. 2737. https://doi.org/10.1039/B818810F
  10. Jinsheng Liao, Bao Qiu, Herui Wen et al. // Mater. Res. Bull. 2009. V. 44. P. 1863. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2009.05.013
  11. Pang M.L., Lin J., Yu. M. // J. Solid State Chem. 2004. V. 177. P. 2237. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2004.02.031
  12. Dong Wang, Piaoping Yang, Ziyong Cheng et al. // J. Colloid Interface Sci. 2012. V. 365. P. 320. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2011.09.008
  13. Peiqing Cai, Cuili Chen, Qin Lin et al. // J. Korean Phys. Soc. 2016. V. 68. №. 3. P. 443. https://doi.org/10.3938/jkps.68.443
  14. Ульянкина А.А., Царенко А.Д., Молодцова Т.А. и др. // Электрохимия. 2023. T. 59. № 12. С. 790. https://doi.org/10.31857/S0424857023120149
  15. Pestereva N., Guseva А., Vyatkin I., Lopatin D. // Solid State Ionics. 2017. V. 301. P. 72. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2017.01.009
  16. Пестерева Н.Н., Жукова А.Ю., Нейман А.Я. // Электрохимия. 2007. Т. 43. С. 1379.
  17. Григорьева. Л.Ф. Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов: Справочник. Вып. 5. Двойные системы. Ч. 4. Л.: Наука, 1988. 348 с.
  18. Rode E.Y., Balagina G.M., Ivanova M.M., Karpov V.N. // Russ. J. Inorg. Chem. 1968. V. 13. P. 762.
  19. Гусева А.Ф., Пестерева Н.Н., Отческих Д.Д., Востротина Е.Л. // Электрохимия. 2019. Т. 55. № 6. С. 721.
  20. Imanaka N., Tamura S. // Bull. Chem. Soc. Jpn. 2011. V. 84. P. 353. https://doi.org/10.1246/bcsj.20100178
  21. Евдокимов А.А., Ефремов В.А., Трунов В.К. и др. Соединения редкоземельных элементов. Молибдаты, вольфраматы. М.: Наука, 1991. С. 51.
  22. Гусевa А.Ф., Пестерева Н.Н. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 3. С. 426.
  23. Порай-Кошиц М.А., Атовмян Л.О. Кристаллохимия и стереохимия координационных соединений молибдена АН СССР. Ин-т хим. физики. М.: Наука, 1974. 231 с. https://doi.org/10.31857/S0044457X2260164X
  24. Neiman A.Ya., Pestereva N.N., Sharafutdinov A.R. et al. // Russ. J. Electrochem. 2005. V. 41. P. 598.
  25. Уваров Н.Ф. Композиционные твердые электролиты. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 258 с.
  26. Улихин А.С., Новожилов Д.В., Хуснутдинов В.Р. и др. // Электрохимия. 2022. Т 58. № 7. C. 380. https://doi.org/10.31857/S0424857022070143
  27. Алексеев Д.В., Матейшина Ю.Г., Уваров Н.Ф. // Электрохимия. 2022. Т. 58. № 7. С. 394.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Концентрационная зависимость эффективной плотности композитов (1–x)Nd2W3O12–xSiO2.

Скачать (38KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Данные РФА композитов (1–x)MWO4–xSiO2 (M = Ca (а), Sr (б)) и (1–x)Ln2W3O12–xSiO2 (Ln = La (в), Nd (г)).

Скачать (291KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Результаты ТГ-ДСК смесей 0.5CaWO4–0.5SiO2 (а), 0.5SrWO4–0.5SiO2 (б), 0.5Ln2W3O12–0.5SiO2 (в) и 0.5Nd2W3O12–0.5SiO2 (г), масса композита 0.5CaWO4–0.5SiO2 (д).

Скачать (75KB)
Метаданные
5. Рис. 4. СЭМ-изображения и элементный состав композитов по данным ЭДС: 0.7CaWO4–0.3SiO2 (а), 0.75SrWO4–0.25SiO2 (б), 0.7La2W3O12–0.3SiO2 (в), 0.7Nd2W3O12–0.3SiO2 (г).

Скачать (779KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость электропроводности чистых вольфраматов (а) и композитов 0.7MWO4–0.3SiO2 (M = Ca, Sr), 0.7Ln2W3O12–0.3SiO2 (Ln = La, Nd) (б) от обратной температуры.

Скачать (182KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость электропроводности композитов (1–x)MWO4–xSiO2 и (1–x)Ln2W3O12–xSiO2 от парциального давления кислорода в газовой фазе.

Скачать (86KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Температурная зависимость суммы ионных чисел переноса композитов 0.75SrWO4–0.25SiO2, 0.70La2W3O12–0.30SiO2 и 0.75Nd2W3O12–0.25SiO2.

Скачать (57KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость относительной электропроводности композитов (1–x)CaWO4–xSiO2 (а), (1–x)SrWO4–xSiO2 (б), (1–x)La2W3O12–xSiO2 (в) и (1–x)Nd2W3O12–xSiO2 (г) от мольной и объемной доли SiO2 при 900°С.

Скачать (126KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

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».