Физико-химические свойства и структурные особенности цератов бария и стронция

• Автор: Кузьмин, Антон Валериевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список обозначений

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 4

1.1. Фазовые переходы в кристаллах

1.2. Кристаллическая структура протонпроводящих оксидов 18 ВаСеьхКх03.5 и 8гСе|_хЫхОз_

1.2.1. Кристаллическая структура протонпроводящих оксидов 19 ВаСе1.хЯх03.з

1.2.2. Кристаллическая структура протонпроводящих оксидов 21 БгСез.хБхОз-з

1.3 Фазовые переходы в ВаСе1_хЫхОз_8 и 8гСе1.хКхОз.а

1.3.1 Фазовые переходы в ВаСе1.хКх03. 8
1.3.2 Фазовые переходы в 8гСе,_х11х03.з
1.4 Термодинамическая устойчивость ВаСе1_хНхОз-8 и 8гСе1_хНх03_в
1.4.1 Термодинамическая устойчивость цератов по 24 отношению к С
1.4.2 Термодинамическая устойчивость цератов по отношению 26 к воде и водяному пару
1.5. Электропроводность протонпроводящих оксидов
ВаСе1.хЕ.х03_8 и 8гСе1.хИх03.
1.5.1. Температурные зависимости электропроводности 3 О
ВаСе1.хКх03.зи А/ С.'е$_хВхС)3.
1.5.2. Влияние р02 на электропроводность и ионный перенос в 31 ВаСе1.хКх03.з и 8гСе1.хКх03.з
1.5.3. Влияние влажности атмосферы на электропроводность и 32 ионный перенос в ВаСе1хЯх03^ и 8гС'е/.х11х03.з

1.5,4. Влияние концентрации допанта на электропроводность и 33 ионный перенос в ВаСе^Лу-Оз.з « 8гСе1_хВх03.з
1.6. Практическое применение протонпроводящих оксидов
ВаСе1_хПхОз_8 и 8гСе1.хКхОз.б
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ 3
2.1. Приготовление образцов
2.1.1. Приготовление керамических образцов ВаСе1.хЛх03.е 3
2.1.2. Приготовление керамических образцов ВгСе1.хВх03_5
2.1.3. Приготовление плавленых образцов
2.2. Определение плотности образцов
2.3. Рентгенофазовый анализ (РФА)
2.4. Дилатометрические измерения
2.4.1. Краткая теория дилатометрии
2.4.2. Методика дилатометрических измерений
2.4.3. Измерения па дилатометре иЬУАС8ШКи~ШКО
2.4.4. Математическая обработка данных дилатометрии
2.5. Измерения электропроводности
2.6. Измерения чисел переноса ионов
2.7. Синхронный термический анализ
2.8. Спектроскопия комбинационного рассеяния
2.9. Термодесорбционная спектроскопия
2.10. Нейтронографический анализ
3. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ, ТЕРМОДЕСОРБЦИЯ ГАЗОВ И 51 ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ НЕДОПИРОВАННОГО ВаСеОз
3.1. Рентгенофазовый анализ ВаСеОз
3.2. Дилатометрические измерения,на плавленых образцах 54 ВаСеОз
; 3.3. Дилатометрические измерения на керамических образцах.
) ВаСеОз

3.4. Синхронный термический.анализ ВаСеОз
3;5. Термодесорбционная спектроскопия ВаСеОз
3.6. Электропроводность ВаСеОз
3;7. Числа переноса ионов в ВаСеОз
3.8. Сопоставление данных по температурам фазовых переходов, 68 полученных различными методами
3.9. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В СИСТЕМЕ
BaCe,_xNdx03-s
4.1. Рентгенофазовый анализ BaCe1.xNdx03.5
4.2.Спектры комбинационного рассеяния BaCei.xNdx03.5
4.3. Дилатометрические исследования в системе BaCei_xNdx03_s
4.4. Электропроводность в системе BaCei_xNdx03.5
4.4.1. Эффективные энергии активации проводимости
4.4.2. Выявление особых точек на кривых Аррениуса методом 90 разностей
4.5. Сопоставление результатов
4.6. Выводы
5. СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ И 98 ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ SrCe03 И ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ
SrCe,.xYx03.
5.1. Рентгенофазовый анализ вгСеОз
5.2. Рентгенофазовый анализ SrCei_xYx03_s
5.3. Нейтронографические исследования структуры SrCe03
5.4;Спектры комбинационного рассеяния SrCej.xYx03-5
5.5. Дилатометрические исследования» ЯгСеОз
5.6. Дилатометрические исследования в системе SrCei.xYx03_5
5.7. Термодесорбционная спектроскопия SrCe03
5.8. Электропроводность SrCe03 в сухом воздухе

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ
2.1. Приготовление образцов
Исследования на ВаСе^ИДОз-б (х=(Ы),16) и 8гСе|_хУх03.6 (х=0; 0,01; 0,03; 0,05) были проведены на керамических образцах, приготовленных методом твердофазного синтеза, а также на плавленых образцах ВаСеОз.
2.1.1. Приготовление керамических образцов ВаСе1.хК.х03.
Исходными материалами для твердофазного синтеза ВаСе1.х№х03_5 служили: ВаСОз (квалиф. «ос.ч. 7-4»), Се03 (квалиф. «ЦеО-СС»; содерж. основн. вещества 99,994 %) и ЫсЬОз (содерж. основн. вещества 99,943%).
Исходные вещества, взятые в необходимых пропорциях, смешивали в яшмовой ступке, в среде этилового спирта. Высушенную смесь дважды прокаливали на воздухе с растиранием: при температурах 950°С (1ч) и 1150°С (1ч). Образцы ВаСеОз, спрессованные в стальной пресс-форме (Р=200 МПа), спекали на воздухе при температуре 1530°С (4ч). Образцы ВаСеь хКс1хОз_й спекали на воздухе при Т=1450 °С, 2 ч.
Синтезированные керамические образцы недопированного церата бария ВаСеОз имели светло-серый цвет; плотность керамики составляла 86% от теоретической. Метод РФА подтвердил однофазность этого состава, присутствия других фаз обнаружено не было.
При хранении керамики на воздухе в течение 3 лет внешних признаков разрушения не наблюдалось. Это говорит о том, что состав образцов стехиометрический или, возможно, содержит неопределяемый РФА небольшой избыток Се02 [48].
Образцы допированного церата бария ВаСе1.хМс1х03.5 имели практически черный цвет. После выдержки и охлаждения в восстановительной атмосфере становятся светлыми, почти белыми. Керамика