Фазовые равновесия, кристаллическая, дефектная структура и электротранспортные свойства оксидов в системе La-Sr-Fe-Ni-O

• Автор: Киселев, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕН

Е ЛИТЕРА ТУРНЫЙ ОБЗОРл

ГЛ. Фазовые равновесия и кристаллическая структура сложных

оксидов в системе Ьа8гКе1Ч

1.1.1. Система БгЕс0.

1.1.2. Система ЕаБгЕеО

1.1.3. Система ЛаБгИО

1.1.4. Система ЛаЕеМО.

1.1.5. Система ЛаБгЕеИО.

1.2. Кислородная нестехиометрия, дефектная структура и

электрические свойства сложных оксидов в системе Ьа8гГеЧ0

1.3. Постановка задачи исследования
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ.3
2.1. Характеристика исходных материалов и синтез образцов
2.2. Методика закалки образцов при пониженных парциальных
давлениях кислорода.
2.3. Методика рентгенографических исследований.
2.4. Термогравиметрический анализ
2.5. Дилатометрический анализ
2.6. Сканирующая электронная микроскопия.
2.7. Методика измерения электропроводности и термоэдс.
2.8. Методика измерения кислороденроннцаемости.
3. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ И КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА СЛОЖНЫХ ОКСИДОВ.
3.1. Система 8гРе0.
3.2. Система ЬаРеЧО.
3.3. Система Ьа8гРеЭД0.
4. КИСЛОРОДНАЯ НЕСТЕХИОМЕТРИЯ, ДЕФЕКТНАЯ СТРУКТУРА И ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА СЛОЖНЫХ ОКСИДОВ В СИСТЕМЕ 1д5гЛЛ7а
4.1. Характеристика образцов для исследования свойств
4.2. Кислородная нестехиомегрия и дефектная структура
4.3. Кислородноионный транспорт.
4.4. Электронроводность и термоэдс.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ.
Список условных обозначений и принятых сокращений
а, Ь, с параметры элементарной ячейки а коэффициент термоэдс
ае, аИ парциальные коэффициенты термоэдс электронов и электронных дырок А Ангстрем, единица измерения длины, Ю м
Д., Д, факторы спинового вырождения
I толщина мембраны
С кубическая структура перовскита
Г коэффициент самодиффузии кислородных вакансий
5 величина кислородной нестехиометрии е элементарный заряд, 1.9 Кл
Еа энергия акгивации
Д,энергия акгивации удельной электропроводности
Еа энергия акгивации термоэдс
Я постоянная Фарадея, 4. Клмоль
Н электронная дырка
Я, энтальпия той реакции дефекюобразования
АН0 изменение парциальной мольной энтальпия
сила тока
1 относительная интенсивность рассеяния рентгеновского излучения уплотность потока
От удельная кислородопроницаемость
АГ, константа равновесия ой реакции к постоянная Больцмана, 1.5 ъ ДжК
Л, к2 коэффициенты поверхностного обмена кислорода
Ь отношение подвижностей электронных дырок к подвижностям электронов
X длина волны излучения т масса
Ммасса одного моля вещества
с, ри подвижности электронов и электронных дырок
Лд изменение химического потенциала
Ас число доступных позиций в кристалле, на которых могут локализоваться электрон, электронная дырка
количество вещества ого компонента
0 орторомбически искаженная структура перовски га р концентрация электронных дырок
рОх парциальное давление кислорода
Р1Р2 парциальные давления кислорода по разные стороны мембраны
Я универсальная газовая постоянная, 8.2 Джмоль К1 г ионный радиус
5 площадь мембраны
изменение парциальной мольной энтропии
т общая удельная электропроводность материала
ае оо парциальные проводимости электронов, электронных дырок, ионов
кислорода
Тсчб амбиполярная удельная электропроводность
гэ общая электроннодырочная электропроводность
Гтемпература по абсолютной шкале
1 температура по шкале Цельсия
е л числа переноса электронов, электронных дырок
V объем элементарной ячейки
X, У, 2 относительные координаты атомов в элементарной ячейки оксидов х, у содержание допирующей добавки в оксиде
2 количество формульных единиц в элементарной ячейке атм. единица измерения давления. Г1а барединица измерения давления, 5Па
ГНТ глициннитратная технология к. ч. координационное число
ЛКГР линейный коэффициент термического расширения мин. единица измерения времени, с
НГ нитратная технология пр. гр. пространственная группа
РЗЭ редкоземельные элементы
РФ А рентгенофазовый анализ
СКТ стандартная керамическая технология
См Сименс, единица измерения электропроводности, Ом
СЭМ сканирующая электронная микроскопия
ТГА термо1равиметрический анализ
ЦНТ цитратнонитратная технология
ч. час, единица измерения времени, с.
ЩЗЭ щелочноземельные элементы
эВ электронвольт, единица измерения энергии, 1.9x Дж эдс электродвижущая сила.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


АГ, константа равновесия ой реакции к постоянная Больцмана, 1. Я универсальная газовая постоянная, 8. ГНТ глициннитратная технология к. ЛКГР линейный коэффициент термического расширения мин. НГ нитратная технология пр. В электронвольт, единица измерения энергии, 1. Дж эдс электродвижущая сила. ГТолифункциональные сложнооксидиые материалы АВОз А РЗМ иили ЩЗМ, В Зспереходный металл с перовскитной и псровскитоподобной структурами продолжают вызывать интерес исследователей благодаря их практическому применению в качестве электродных материалов твердооксидных топливных элементов, мембран для получения сверхчистого кислорода, переработки природных углеводородов и каталитзаторов окислительных реакций 1. Широкое практическое использования данного класса материалов обусловлено смешанной электронной и кислородноионной проводимостью, тесно связанной с дефектной и кристаллической структурой оксида, которые в совокупности определяются внешними термодиамическими параметрами среды температурой, парциальным давлением кислорода, а также природой катионов, занимающих А и В позиции в кристаллической решетке АВОз5. Сведения о сложнооксидных системах на основе феррита лантана ЬаРеЖОза и ЬаГуРеМ. Оз. Практическое использования данных материалов также предполагает комплексное изучение условий получения, областей термодинамической устойчивости, кислородной нестехиометрии, кристаллической структуры и электротранспортных свойств в зависимости от внешних условий. РФФИУрал Лг2 9 и, отделе технологии керамики и стекла. Центраисследования композитных и керамических материалов С1СЕСО университета г. Лвейро Португалия в рамках ФЦНТП Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на годы госконтракт . Президента Российской Федерации для обучения за рубежом. Целью настоящей работы являлось изучение фазовой стабильности, кристаллической и, дефектной структуры, кислородной нестехиомстрии, элекгротранспортных свойств сложных оксидов со структурой перовскита в системе ЬаЗгРеМО. БгРеМьО при С на воздухе. ЬаРе1. Ыц. ЬаМЮз при пониженных парциальных давлениях кислорода и в квазичегверной системе ЬаРе8гРе0з. М.8РаРЮз8 при температуре С. ЬаРеОз ЪаМЮ3. ЗгРеРНО и фрагмента фазовой диаграммы ЬаРеОз. РсОз. ЫЮ3,ЬаРЮ3. С на воздухе. РаоГолРеоРомОз. ЬаоголРео. МодОзб, ЬаоЦиРеооМОз, ЬаРе0. М1о. ЬаРеолМо. Оз. Рао. ЗголРеоЛлОз. Ьа0. Ре0. Мо. Ьао. Зго. РеоолОз. ЬаРеоаМо. Озй и ЬаРе0. К1о. Впервые экспериментально определена кислородопроницаемость. Ьао. Ре0. Йи. Ьао. ЗголРеогОзб, Ьао. Рео. Н1о. ЬаРе0. М1о. Мо. Ра0. Рйо. Ьао. Оз8, ЬаРеоРНо. Оз. Построенные изотермическое сечение фазовой диаграммы системы . ХГхдиаграммы исследованных сложных оксидов где х свойство материала являются справочным материалом. Используемый в работе физикохимический подход для установленния связи между внешними условиями, составом и свойствами исследованных оксидных материалов носят фундаментальный материаловедческий характер, а полученные результаты исследования могут быть использованы для выбора оптимальных условий получения оксидных материалов с заданными свойствами и оценки их возможного применения в электрохимических устройствах. Ов интервале давлений кислорода 0. Области существования и параметры кристаллической структуры твердых растворов, образующихся в исследуемых системах. Температурные и барические зависимости кислородной нестехиометрии, общей электропроводности, коэффициентов термоэдс для оксидов 1. Основные параметры электронного транспорта в сложных оксидов ii. По материалам диссертации опубликовано 5 статьи и тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях. Обнинск XIV Российской конференции по физической химии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов, Екатеринбург XVI Ii i i i i. Всероссийской конференция Химия твердого тела и функциональные материалы, Екатеринбург . Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Материал изложен на 2 страницах, работа содержит таблиц, рисунков, список литературы 4 наименований.