Ионопроводящие оксиды на основе галлата лантана: синтез, структура, микроструктура и физико-химические свойства

• Автор: Главатских, Татьяна Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Области применение твердоэлектролитных материалов

1.2. Оксиды со структурой флюорита

1.3. Перовскиты и перовскитоподобные оксиды

1.3.1. Электронное строение оксидов со структурой перовскита

1.3.2. Структурнообусловленные свойства перовскита

1.4. Исследование оксидов со структурой перовскита

1.4.1. Особенности структуры

1.4.2. Электропроводящие свойства твердых тел

1.5. Ионопроводящие оксиды на основе галлата лантана
1.6. Выводы, постановка задач
ГЛАВА II. МЕТОДИКИ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ
2.1. Метод твердофазного синтеза
2.2. Рентгенографический метод исследования
2.3. Метод ИКспектроскопии
2.4. Метод сканирующей электрошюй микроскопии
2.5. Дифференциальнотермический анализ
2.6. Дилатометрия
2.7. Метод диэлектрической спектроскопии
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Ионопроводящие сложные оксиды на основе галлата лантана ЬаьуЗГуХСаьхМдООзг
3.1.1. Исследование структуры и фазового состава
3.1.2. Измерения электрических свойств
3.2. Влияние легкоплавкой добавки ВО на структуру и ионопроводящие свойства Ьао голОао.вМ.гОз
3.2.1. Исследование структуры и фазового состава
3.2.2. Измерения электрических свойств
3.3. Исследование сложных оксидов Ьао.го.1Оа1.хМх0 М.2Оз модифицированных переходными элементами железом и никелем
3.3.1. Смешаннопроводящие сложные оксиды
Ьао го.1Оа1.хРехо 8М2Оз, хЮ1
3.3.1.1. Исследование структуры и фазового состава
3.3.1.2. Измерения электрических свойств
3.3.2. Смешаныопроводящие сложные оксиды
Ьао9Го.1Оа1.ххо8М2Озг, х0Ч
3.3.2.1. Исследование структуры и фазового состава
3.3.2.2. Измерения электрических свойств
ГЛАВА IV. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Перовскитоподобные материалы на основе ЬаваОз предложены для использования в высокотемпературных электрохимических устройствах твердотопливных ячейках, датчиках кислорода, керамических мембранных технологиях получения кислорода и конверсии метана. Несмотря на то, что изучению допированных галлатов лантана в последнее десятилетие посвящено значительное число публикаций, подтверждающих перспективы использования этих материалов, для осуществления их практического внедрения необходимо преодолеть некоторые недостатки присущие данным сложным оксидам. К таким недостаткам можно отнести нарушение стехиометрии вследствие потерь оксида галлия в процессе обжига керамики, определяющее сложность формирования монофазных образцов, высокую стоимость оксида гатлия. Кроме того, в большинстве работ, как правило, приводятся результаты исследования отдельных составов, что не позволяет получить полное представление о свойствах оксидов и определяет актуальность проведения комплексного исследования, позволяющего установить закономерности связи проводящих свойств оксидов от состава и условий их получения. Ьа1. Оа1. МОз 00. Ьао. Сао8М. Оз. В1У2С5. Ьао. Го. ОКСаьхРеОо вМОз. III Ьа0. Са1. Ыо. Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые проведено комплексное исследование твердых растворов системы I. Установлено влияние состава исходных реагентов и условий синтеза на фазовые состояния оксидов. При изучении диэлектрических и проводящих свойств керамик на основе гетерозамещенного галлата лантана системы I, И обнаружены эффекты диэлектрической релаксации. Впервые синтезированы системы твердых растворов на основе гетерозамещенного галлата лантана, модифицированного легкоплавкой высокопроводящей добавкой ванадата висмута система П и катионами переходных элементов железа и никеля системы III, IV. Установлены особенности перехода от ионо к смешаннопроводящим свойствам. Комплексное исследование оксидов на основе галлата лантана позволило дополнить и систематизировать ранее полученные результаты. Экспериментальные данные о параметрах структуры и свойствах новых синтезированных сложных оксидов могут быть использованы для их идентификации. Ионо и смешаннопроводящие твердые растворы систем 1У могут быть рекомендованы для создания керамических мембран, используемых в твердотопливных ячейках и других электрохимических устройствах. ЬаГуХСаьхМООз. В1У5. Ьа1. Оа1. МхОз5, и Ьао. Сао. Ьао. Са1. Рехо. Ьао. Оа1. Рехо. Мо. Оз, Ьао. Оа1. П1хо. Мо. Оз5. Личный вклад соискателя в работах, выполненных в соавторстве, соискателем проведены все работы по синтезу систем твердых растворов, исследованию ИКспектров поглощения образцов, рентгенографические исследования. Изучение микроструктуры, электропроводящих и диэлектрических свойств, а также дилатометрические исследования проведены совместно с сотрудниками НИФХИ им. Л.Я. Карпова. Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы были представлены и обсуждены на XXXVI и XXXVII Всероссийских научных конференциях по проблемам математики, информатики, физики, химии и методики преподавания естественнонаучных дисциплин Москва, РУДН, , гг. V Международной конференции Кристаллы рост, свойства. Реальная структура, применение, Александров, г. Ii i ii i, г. Международном симпозиуме Порядок, беспорядок и свойства оксидов Сочи, г. Ii Ii i , , . Ii ix vi, г. Ii i ix Ii i i vi v iv, г. По материалам диссертации опубликовано 5 статьей и 8 тезисов докладов. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, описания методов исследования, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и библиографии, включающей 0 наименований. Работа изложена на 5 страницах машинописного текста, включая рисунков и таблиц. В главе I кратко описаны основные типы ионных проводников и их свойства. Рассмотрены экспериментальные данные по ионной кислородной проводимости твердых электролитов со структурой перовскита. Особое внимание уделено известным данным для твердых растворов на основе галлата лантана. Рассмотрены методы получения этих оксидов, особенности структуры, обсуждены закономерности проявления высокой ионной проводимости. Глава II посвящена описанию экспериментальных методик, использованных при выполнении работы.