НОВЫЙ КАТОДНЫЙ МАТЕРИАЛ La2/3Cu3Ti4 – xFexO12 – δ ДЛЯ ТВЕРДООКСИДНОГО ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА: СИНТЕЗ И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проведено допирование катионами Fe3+ титаната лантана меди La2/3Cu3Ti4−xFexO12−δ (x = 0–1). Построена диаграмма зависимости фактора толерантности от относительной электроотрицательности катионов для всех исследуемых составов. Показано, что все составы лежат в области существования искаженного перовскита. Методами рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа установлена область существования твердых растворов La2/3Cu3Ti4−xFexO12−δ, полученных по керамической технологии, которая составила 0 ⩽ x ⩽ 0.4. Получены температурные зависимости электропроводности для составов из области существования твердых растворов La2/3Cu3Ti4−xFexO12−δ. Предположен ионноэлектронный характер их проводимости. Показано, что снижение электронной проводимости с ростом содержания железа обусловлено компенсацией электронных носителей, образующихся при акцепторном допировании.

Об авторах

Марина Ивановна Пантюхина

Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук

ORCID iD: 0000-0001-7743-1333
SPIN-код: 4212-1141
Scopus Author ID: 6603535593
ResearcherId: JBI-9365-2023
ул. Первомайская, 91

Лилия Адибовна Дунюшкина

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

ORCID iD: 0000-0003-3369-5454
SPIN-код: 4863-9960
620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20

Список литературы

  1. Bhalla A. S., Ruyan Guo, Rustum Roy. The perovskite structure – a review of its role in ceramic science and technology // Mater. Res. Innov. 2000. Vol. 4, № 1. P. 3–26. https://doi.org/10.1007/s100190000062
  2. Istomin S. Ya., Lyskov N. V., Mazo G. N., Antipov E. V. Electrode materials based on complex d-metal oxides for symmetrical solid oxide fuel cells // Russ. Chem. Rev. 2021. Vol. 90, № 6. P. 644–676. https://10.1070/RCR4979
  3. Get’man E. I., Loboda S. N., Sidorkina M. A. CaCu3Ti4O12-based materials with variable copper content // Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2009. Vol. 54, № 3. P. 346–349. https://10.1134/S0036023609030024
  4. Zhuk N. A., Nekipelov S. V., Sivkov V. N., Sekushin N. A., Lutoev V. P., Makeev B. A., Koroleva A. V., Fedorova A. V., Koksharova L. A., Ignatova M. M., Korolev R. I. Magnetic and electric properties, ESR, XPS and NEXAFS spectroscopy of CaCu3Ti4O12 ceramics // Ceramics International. 2020. Vol. 46. P. 21410–21420. https://10.1016/j.ceramint.2020.05.239
  5. Zhuk N. A., Shugurov S. M., Belyy V. A., Makeev B. A., Yermolina M. V., Beznosikov D. S., Koksharova L. A. Thermal stability of CaCu3Ti4O12: Simultaneous thermal analysis and high-temperature mass spectrometric study // Ceramics International. 2018. Vol. 44. P. 20841–20844. https://10.1016/j.ceramint.2018.08.088
  6. Ahmad M. M., Kotb H. M., Joseph C., Kumar Sh., Alshoaibi A. Transport and Dielectric Properties of Mechanosynthesized La2/3Cu3Ti4O12 Ceramics // Crystals. 2021. Vol. 11. Article number 313. https://10.3390/cryst11030313
  7. Shri Prakash B., Varma K. B. R. Effect of sintering conditions on the microstructural, dielectric, ferroelectric and varistor properties of CaCu3Ti4O12 and La2/3Cu3Ti4O12 ceramics belonging to the high and low dielectric constant members of ACu3M4O12 (A = alkali, alkaline-earth metal, rare-earth metal or vacancy, M = transition metal) family of oxides // Physica B. 2008. Vol. 40. P. 2246–2254. https://doi.org/10.1016/j.physb.2007.12.004
  8. Shri Prakash B., Varma K. B. R. Effect of sintering conditions on the dielectric properties of CaCu3Ti4O12 and La2/3Cu3Ti4O12 ceramics: A comparative study // Physica B. 2006. Vol. 382. P. 312–319. https://doi.org/10.1016/j.physb.2006.03.005
  9. Fu Zh., Nie H., Wei Y., Bo Zhang B., Chang A. Effect of Mn-doping on microstructure and electrical properties of La2/3Cu3Ti4O12 ceramics // J. Alloys Compd. 2020. Vol. 847. Article number 156525. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.156525
  10. Фесенко Е. Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество М. : Атомиздат, 1972. 248 с.
  11. Shannon R. D., Prewitt C. T. Effective ionic radii in oxides and fluorides // Acta Crystallogr. 1969. Vol. 25, № 3. P. 925–946. https://doi.org/10.1107/s0567740869003220
  12. Химия. Справочное издание / под ред. В. Шестер, К.-Х. Лаутеншлегнер. M. : Химия, 1979. 139 с.
  13. Schmidt R., Sinclair D. C. Chapter 1. CaCu3Ti4O12 (CCTO) Ceramics for Capacitor Applications // Capacitors: Theory of Operation, Behavior and Safery Regulations / ed. Kristofer N. Muller. Nova Science Publishers Inc., 2013. P. 1–33.
  14. Ngamou P. H. T., Bahlawane N. Influence of the Arrangement of the Octahedrally Coordinated Trivalent Cobalt Cations on the Electrical Charge Transport and Surface Reactivity // Chem. Mater. 2010. Vol. 22. P. 4158–4165. https://doi.org/10.1021/cm1004642
  15. Istomin S. Ya., Antipov E. V. Cathode materials based on perovskite-like transition metal oxides for intermediate temperature solid oxide fuel cells // Russian Chemical Reviews. 2013. Vol. 82, № 7. P. 686–700. https://doi.org/10.1070/RC2013v082n07ABEH004390

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

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).