Исследование реакционной способности границы фторпроводящего твердого электролита с модифицированными электродами

• Автор: Урчукова, Марина Муталибовна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 103 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Фторпроводящие твердые электролиты объемные свойства и мсжфазные процессы на границах ФТЭЛМе

1.2. Модифицированные электроды

1.3. Хемосорбция кислорода на поверхности оксидов

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Изготовление модифицированных электродов

2.2. Импедансные измерения.

2.3. Сканирующая э зектронная микроскопия

2.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия РФЭС

2.5. Электрохимические методы исследования.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Исследование кристаллов ФТЭЛ. .
3.2. Восстановление Ва и Се3 фторпроводящих твердых электролитов на границе ФТЭЛ сэлектродими на основе редкоземельных э 1ементов
3.2 1. Возьтамперометрик с 1 инейным изменением потенциала.
3 Хроноимперометрические измерения
3.3. Модифицированные электроды на основе изатины иили углерода и оксидов кобальта, стронция и или лантана.
3.3.1. ВАМ границ ФТЭЛмодифицированиый эзешрод без носите зя, О2
3.3 2. Модифицированные электроды на основе платины, графита или кремния и смешанных оксидов кобальта, стронция и или лантана
3.4. Модифицированные электроды на основе графита и оксидов кобизьта
3.4.1. Сканирующая эзектронная микроскопия СЭМ.
3 4.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия РФЭС
3.4.3. Иссзедования МЭметодом импедансной спектроскопии
3.4.4. ВАМ иссзедования межфазных процессов на границе
ФТЭЛмодифицированный эзешрод на основе графита и оксидов кобизьта
3 4.5. Потенциометрия
ЛИТЕРАТУРА


Приоритетность проблемы модифицирования электродных материалов связана с возрастающими потребностями в современных средствах получения информации о составе среды Эго направление активно развивается и ориентировано на повышение селективности электродов и сенсорных систем в водных и неводных растворах. Актуальным является исследование взаимодействия Ф1ЭЛ с модифицированными электродами МЭ, однако поведение таких полностью твердофазных границ пока неизвестно. Взаимодействие кислорода с ФТЭЛ и оксидами важно для понимания кинетики газотвердофазных реакций и механизма работы устройств, функционирование которых основано на реакциях с участием кислорода. Для изучения твердофазных и газотвердофазных реакций на границе ФТЭЛМЭ перспективно использование электрохимических методов, которые в последние годы начинают внедряться в область фундаментальных исследований поверхности раздела различных материалов. В связи с вышеизложенным цель работы заключалась в изучении реакционной способности границ ФТЭЛ с модифицированными электродами при использовании в качестве Ф1ЭЛ иестехиометричсских фторидов лантана или церия. Свойства твердофазных и газотвердофазных реакций на межфазных границах твердый электродитэзектрод определяют функционирование сенсорных структур, поэтому важно выяснить, какие реакции происходят на границах ФТЭЛ с электродами РЗМ и модифицированными электродами, а также исследовать влияние рабочею электрода в контакте с Ф1ЭЛ на механизм и кинетику реакций. Результаты изучения реакции восстановления катиона жесткой полрешетки ЬаРзЕи2 и СсРзГ на границах с электродами РЗМ Ьа, Се и Бш и с модифицированными электродами на основе РЗМ. Разработка методики формирования модифицированных электродов на основе порошков платины, кремния или графита путем термического разложения суспензии этих порошков и нитратов кобальта, стронция и или лантана с целью повышения каталитической активности раницы ФТЭЛэлсктрод к кислороду. Результаты исследования реакций на границах РаРзПи2 и СеРзБг2 с МЭ, полученными путем термического разложения нитратов Со, Бг и или Ьа на носителях , и С. Влияние соотношения графита и оксида кобальта на характеристики модифицированною электрода и кинетику реакции восстановления кислорода на границе Ф1 ЭЛМЭ. В настоящее время к наименее исследованным твердым электролитам с анионной проводимостью относятся фторпроводящие твердые электролиты ФТЭЛ, кристаллизующиеся в структуре тисонита трифториды лантана, церия, празеодима, неодима. Структурная разунорядочспность анионов наблюдается реже, чем катионов, в особенности, обеспечивающая высокую проводимость при комнатной температуре. Фторидиые материалы со структурой типа тисонита являются одними из лучших супсрионных проводников по нонам фтора ионный перенос в них обусловлен процессами разупорядочения анионной подрешетки. Элементарная ячейка структур ЬаРз и СсИз содержит ионов фтора, которые находятся в трех структурнонеэквивалентных позициях атомов Б в кратной координации и принадлежат одновременно 4 полиэдрам лантана, а 4 атома Рг в 4кратной и 2 атома Рз в 2кратной координации принадлежат трем полиэдрам Ьа Различие в расположении и окружении атомов фтора отражается и на их подвижности 2, , . Исследования, посвященные процессам переноса в ЬаРз, показали, что в различных областях температур в процессе переноса заряда участвуют ионы фтора из различных позиций в области температур 0 5 К ЬаРз обладает жесткой решеткой рис. I при увеличении температуры становятся более подвижными ионы в положении Р 1 участок II. Ут, а ЗУ . Рис. Температурная зависимость эчектропроводиости . ТаГтща 1. Высокая электропроводность нелегированных трифторида лантана и церия обусловлена наличием собственных дефектов по Шотгки, и усиливается благодаря разнообразным методикам. Наиболее общим способом увеличения проводимости твердых электролитов является их допирование изо валентны ми ионами для создания дополнительных ионных дефектов , . МхРз х и хМхРз х где М , Са, Ва исследовали в работах 7,,,,. VV вакансия иона фтора в анионной подрешетке, ион фтора в узле анионной подрешетки, Ми ион щелочноземельного металла в узле катионной подрешетки.