Ферраты стронция: влияние допирования на структуру, нестехиометрию и электрические характеристики

• Автор: Бахтеева, Юлия Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Глава 1. Строение и свойства перовскитоподобных ферратов литературный обзор

1.1. Фазовые соотношения в системе БгРеОуб, где 0 8 0.5

1.2. Структура фаз в системе ЗгРеОг6 0 6 0.5.

1.2.1. Структура кубического перовскита.

1.2.2. Структура браунмиллерита.

1.2.3. Структура фазы Зг4Ре4Оп

1.2.4. Структура фазы ЗггРе2У.

1.3. Фазовые равновесия в системе 1лгРеО БгРеЦ.

1.4. Электрические свойства перовскитоподобных оксидов на основе феррата стронция
1.4.1. Электрические свойства твердых растворов в системе
мРеОБгРеО,
1.4.2. Электрические свойства и термодинамическая стабильность твердых растворов Зг1мРеМОг6 , где М СоЛУСг,Са
Глава 2. Экспериментальные методики.
2.1. Синтез и аттестация образцов.
2.2. Уточнение структурных параметров методом
полнопрофильного анализа
2.3. Определение содержания кислорода в образцах
2.3.1. Метод термогравиметрии.
2.3.2. Метод йодометрии.
2.4. Кулонометрическое титрование.
2.5. Измерение электропроводности и термоэдс
Глава 3. Электрические свойства феррата стронция ЗгРеОг.
3.1. Основные тенденции изменения электропроводности.
3.2. Электронная и дырочная проводимости.
3.3. Ионная проводимость.
3.4. Структурный переход перовскит браунмиллерит
3.5. Фазовая диаграмма системы ЗгРе8, где 0. б 0.5
Глава 4. Физикохимические свойства твердых растворов ЗгРе3хСах
0 х 0..
4.1. Кристаллическая структура и нестсхиометрия
4.2. Общие тенденции изменения электропроводности
4.3. Кислородная проводимость
4.4. Электронная проводимость п и ртипа
4.5. Фазовая диаграмма системы 8гРех,яСахО,
где 0. 5 0.5, х0.1, 0.2.
Глава 5. Физикохимические свойства ферратов ЬаБРеО х 0.2, 0.4, 0.
0.7,0.9
5.1. Кристаллическая структура и нестехиометрия
5.2. Общие тенденции изменения электропроводности
5.3. Кислородная проводимость
5.4. Электронная проводимость п и ртипа
5.5. Оценка кислородной проницаемости
Глава 6. Физикохимические свойства твердых растворов
5г2 ЬаРеу,хСгхОи8 0 X 1.0 И г,д 1ахРех.хСгх8 0 X 0..
6.1. Кристаллическая структура и нестехиометрия
6.2. Общие тенденции изменения электропроводности
6.3. Кислородная проводимость
6.4. Электронная проводимость р и птипа
6.5. Оценка кислородной проницаемости
Выводы.
Список литературы


Электронные и магнитные характеристики феррата стронция изучаются уже около лет в связи с проблемой формирования свойств систем с сильными электронными корреляциями. Высокая ионная проводимость в этом соединении обнаружена сравнительно недавно. В настоящее время известны отдельные работы, где, в основном, рассматривается влияние допирования на транспортные свойства при низких температурах. Однако вопросы, касающиеся взаимосвязи свойств допанта, локальной дефектной структуры и параметров высокотемпературного ионноэлектронного переноса, а также возможности расширения диапазонов термодинамической стабильности при сохранении высокого уровня амбиполярной проводимости, изучены до сих пор недостаточно. Это обуславливает необходимость и актуальность систематического исследования взаимосвязи кристаллохимического строения, высокотемпературной термодинамики и ионноэлектронного переноса в ферратах. Связь работы с крупными научными программами. Настоящая работа выполнялась в соответствии с исследовательской темой Высокотемпературная термодинамика и сопряженный электроперенос в сложных оксидах переходных металлов Института химии твердого тела УрО РАН, г. ЫАТО . Цели и задачи исследования. Целью работы являлось получение новых соединений со смешанным типом проводимости, исследование их физикохимических свойств и изучение основных закономерностей кислородноионного и электронного переноса в данных материалах. Ре,Са, г,1яч и 5гДае,Сг и их взаимосвязи с кристаллической структурой и параметрами электронноионного переноса. Научная новизна полученных результатов. Впервые определены концентрационные области существования твердых растворов ЗгРеххОахО, 1мх8гХшХРехяСгх6 и 1м8г2РеухСгхО, исследована кристаллическая структура полученных твердых растворов, выполнены измерения равновесного давления кислорода, электропроводности и термоэдс в диапазоне температур 00С и интервале парциальных давлений кислорода 0. Впервые показано, что твердые растворы на основе феррата стронция имеют высокую ионную проводимость при низких давлениях кислорода. Показано, что особенности высокотемпературного электронного переноса в ферратах могут быть достаточно полно интерпретированы в модели узкозонного полуметалла основные характеристики электронных носителей отвечают поляронам малого радиуса. Практическая значимость полученных результатов. Получен обширный справочный материал по структурным особенностям, высокотемпературным термодинамическим и электрическим свойствам допированных производных феррата стронция. Определены температурнобарические границы стабильности твердых растворов 5гчС7а0, 8гаГсО и 5г,аге, Сг. Получены материалы керамических мембран для получения кислорода из воздуха и парциального окисления углеводородов, обладающие более оптимальными характеристиками по сравнению с ранее известными мембранными материалами. Основные положения диссертации, выносимые на защиту. Структурные особенности твердых растворов 8гГех. СахО. О х 0. Сгх. Ьа5ггРе3хСгха 0 х 1. З.Механизмы разупорядочения ферратов и электронноионного переноса при нагревании и допировании. Личный вклад соискателя. Некоторые методологические и теоретические вопросы обсуждались с соавторами работ и научными руководителями. Апробация результатов диссертации. Результаты исследований, выполненных в рамках диссертационной работы, докладывались на международной конференции i Ii , i, , объединенном научном семинаре Термодинамика и неорганические материалы Сибирского и Уральского отделений РАН Новосибирск, , VI Всероссийской конференции по химии силикатов и оксидов С. Петербург, , международной конференции Ii Мix С vi, , . Основные результаты диссертации опубликованы в 4 статьях и представлены в 9 тезисах конференций. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, обзора литературы глава 1, описания использовавшихся методов исследования глава 2, экспериментальных результатов и их обсуждения главы 36, заключения, списка использованных литературных источников. Объем диссертации составляет 4 страницы, включая таблиц и иллюстраций. Список использованных источников включает 2 наименования.