ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ФЛЮОРИТОВЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ M1−xScxF2+x (M = Ca, Sr, Ba, Pb): СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Проведено сравнение электрофизических (ионная проводимость, энтальпия активации ионного транспорта) и кристаллохимических (параметры решетки, ионные радиусы, поляризуемость кати­онов) характеристик скандийсодержащих твердых электролитов M1−xScxF2+x, где M = Ca, Sr, Ba, Pb. Твердые растворы M1−xScxF2+x со структурой флюорита (пр. гр. Fm3m) получены из расплава методами вертикальной направленной (монокристаллы, M = Ca, Sr, Pb) и спонтанной (сплавы, M = Ba) кристаллизации. Фтор-ионная проводимость твердых растворов на основе флюоритовых матриц BaF2 и β-PbF2 на 5−6 порядков выше, а энтальпия активации ионного переноса в 2−4 раза меньше, чем соответствующие характеристики твердых растворов на основе CaF2 и SrF2. Высокая проводимость твердых электролитов M1−xScxF2+x (M = Ba, Pb) обусловлена большими ионными радиусами катионов Ba2+ и Pb2+ (размерный фактор) и высокой поляризуемостью катионов Pb2+ (поляризационный фактор). Действие этих факторов приводит к увеличению свободного пространства и уменьшению потенциальных барьеров для движения подвижных ионов фтора.

Об авторах

Н. И Сорокин

Отделение “Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова” Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: nsorokin1@yandex.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Sobolev B.P., Sorokin N.I., Bolotina N.B. // Photonic & Electronic Properties of Fluoride Materials. V. 1. in Ser. Progress in Fluorine Science / Eds. Tressaud A., Poeppelmeyer K., Amsterdam: Elsevier, 2016. P. 465.
  2. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2020. Т. 65. № 1. С. 94. https://doi.org/10.31857/S0023476120010245
  3. Сорокин Н.И., Голубев А.М., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 2. С. 275.
  4. Трновцова В., Федоров П.П., Фурар И. // Электрохимия. 2009. Т. 45. № 6. С. 668.
  5. Fedorov P.P., Turkina T.M., Sobolev B.P. et al. // Solid State Ionics. 1982. V. 6. P. 331.
  6. Archer J.A., Chadwick A.V., Jack I.R. et al. // Solid State Ionics. 1983. V. 9-10. P. 505.
  7. Бучинская И.И., Федоров П.П. // Успехи химии. 2004. Т. 73. № 4. С. 404.
  8. Sobolev B.P. The Rare Earth Trifluorides. Part 1. The High Temperature Chemistry of Rare Earth Trifluorides, Institute of Crystallography, Moscow, and Institut d'Estudis Catalans, Barcelona: Institut d'Estudis Catalans, Spain. 2000. 520 p.
  9. Федоров П.П., Триновова В., Мелешина В.А. и др. // Неорган. материалы. 1994. Т. 30. № 3. С. 406.
  10. Gredin P., de Kozak A., Quarton M. et al. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1993. V. 619. № 6. P. 1088.
  11. Маклачков А.Г., Ипполитов Е.Г. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1970. Т. 6. № 9. С. 1713.
  12. Ипполитов Е.Г., Маклачков А.Г. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1970. Т. 6. № 1. С. 146.
  13. Бучинская И.И., Попов П.А., Сорокин Н.И. // Неорган. материалы. 2024. Т. 60. № 5. С. 601. https://doi.org/10.31857/S0002337X24050094
  14. Сульянова Е.А., Молчанов В.Н., Сорокин Н.И. и др. // Кристаллография. 2009. Т. 54. № 4. С. 612.
  15. Сорокин Н.И., Кривандина Е.А., Жмурова З.И., Соболев Б.П. // Материалы 2-го Уральск. кристаллограф. совещ. "Кристаллография-98". Сыктывкар. Республика Коми. Россия. 17-19 ноября. 1998. С. 80.
  16. Trnovcova V., Sorokin N.I., Fedorov P.P. et al. // Ionics. 2000. V. 6. P. 351.
  17. Meyer A., Ten Eicken J., Glumov O.V. et al. // Radiation Effects and Defects in Solids. 1995. V. 137. P. 147. https://doi.org/10.1080/10420/59508222710
  18. Vasina S., Tagirova M., Ryabikov V. // E3S Web of Conferences. 2024. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202453102021
  19. Ten Eicken J., Gunsser W., Chernov S.V. et al. // Solid State Ionics. 1992. V. 53-56. P. 843. https://doi.org/10.1016/0167-2738(92)90263-O
  20. Сорокин Н.И. // Физика твердого тела. 2018. Т. 60. № 4. С. 710. https://doi.org/10.21883/FTT.2018.04.45680.279 [Physics of the Solid State. 2018. V. 60. № 4. P. 714].
  21. Сорокин Н.И., Федоров П.П., Соболев Б.П. // Неорган. материалы. 1997. Т. 33. № 1. С. 5.
  22. Trnovcova V., Fedorov P.P., Buchinskaya I.I. et al. // Solid State Ionics. 1999. V. 119. P. 181.
  23. Маякова М.Н., Кузнецов С.В., Воронов В.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 59. № 7. С. 988. https://doi.org/10.7868/S00444457X14070228
  24. Бучинская И.И., Сорокин Н.И. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. № 5. С. 665.
  25. Shannon R.D. // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. № 5. P. 751. https://doi.org/10.1107/S056773947600155
  26. Jørgensen C.K. // Topics Current Chem. 1975. P. 1.
  27. Федоров П.П., Саттарова М.А., Спиридонов Ф.М., Соболев Б.П. // Журн. неорган. химии. 1987. Т. 32. № 7. С. 1796.
  28. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Электрохимия. 2007. Т. 41. № 4. С. 420.
  29. Sorokin N.I., Breiter M.W. // Solid State Ionics. 1999. V. 116. P. 157.
  30. Kröger F.A. The Chemistry of Imperfect Crystals. Amsterdam: Holland Publishing Company, 1964. 1039 p.
  31. Sulyanova E.A., Sobolev B.P. // CrystEngComm. 2022. V. 24. P. 3762. https://doi.org/10.1039/d2ce00280a
  32. Hull S. // Rep. Prog. Phys. 2004. V. 67. № 7. P. 1233.
  33. Fedorov P.P. // Bull. Soc. Cat. Cien. 1991. V. 12. № 2. P. 349.
  34. Готлиб И.Ю., Мурин И.В., Пиотровская И.В., Бродская Е.Б. // Неорган. материалы. 2002. Т. 38. С. 358.
  35. Bonne R.W., Schoonman J. // J. Electrochem. Soc. 1977. V. 124. P. 28.
  36. Мурин И.В., Глумов А.В., Глумов О.В. // Электрохимия. 1979. Т. 15. № 8. С. 1119.
  37. Bollmann W., Reimann R. // Phys. Status Solidi. A. 1973. V. 16. P. 187.
  38. Schoonman J., den Hartog H.W. // Solid State Ionics. 1982. V. 7. P. 9.
  39. Figueroa D.R., Chadwick A.V., Strange J.H. // J. Phys. C. 1978. V. 11. P. 55.
  40. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2015. Т. 60. № 3. С. 431.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).