Твердые электролиты на основе вольфрамата висмута и их получение
Аннотация
В настоящее время идет активный поиск материалов компонентов для экологически чистых источников энергии, в том числе твердых электролитов для топливных элементов, газовых сенсоров, датчиков давления кислорода и т.п. Среди всего многообразия сложнооксидных материалов особое внимание привлекают соединения на основе оксида висмута. Весьма пер-спективным для изучения является вольфрамат висмута Bi22.5W4.5O47.25 с кубической структурой флюорита. Основной задачей исследований является повышение устойчивости сложных оксидов при различных термодинамических параметрах окружающей среды и увеличение значений ионной проводимости. Одним из вариантов решения проблемы является введение в структуру вольфрамата висмута ионов с меньшей валентностью на позиции вольфрама для увеличения числа кислородных вакансий. Здесь в качестве заместителя можно предложить ниобий. Ионные радиусы данных элементов близки (r(Nb5+)=0.64 Å, r(W6+)=0.60 Å), что не противоречит правилу Гольдшмидта.
Поэтому целью настоящей работы является получение и исследование твердых растворов с общей формулой Bi22.5W4.5-xNbxO47.25-δ (x=0-0.25, △x=0.05).
Образцы были получены твердофазным методом. Навески соответствующих оксидов (Bi2O3 (осч), WO3 (осч), Nb2O5 (осч)) взвешивали в стехиометрических количествах и перетирали в агатовой ступке с использованием этилового спирта в качестве гомогенизатора. Порошки отжигали по 8 часов в печи при температурах 600-700 °С с шагом 50 °С. Затем порошки прессовали в брикеты и отжигали при 750-950 °С с шагом 100 °С. После каждой стадии синтеза проводили промежуточные перетирания. Для стабилизации кубической структуры при комнатной температуре выполняли закалку об-разцов с 950 °С. Фазовый состав образцов определяли с помощью рентгенофазового анализа (дифрактометр ДРОН-3, CuKα-излучение) с использованием программ «FPeak», «Match-DEMO» и картотеки ICDD PDF 2. Найдено, что все образцы имеют кубическую структуру флюорита (пр. гр. Fm3m). По полученным данным производили расчет параметров элементарных ячеек образцов в программе «Celref».
Поэтому целью настоящей работы является получение и исследование твердых растворов с общей формулой Bi22.5W4.5-xNbxO47.25-δ (x=0-0.25, △x=0.05).
Образцы были получены твердофазным методом. Навески соответствующих оксидов (Bi2O3 (осч), WO3 (осч), Nb2O5 (осч)) взвешивали в стехиометрических количествах и перетирали в агатовой ступке с использованием этилового спирта в качестве гомогенизатора. Порошки отжигали по 8 часов в печи при температурах 600-700 °С с шагом 50 °С. Затем порошки прессовали в брикеты и отжигали при 750-950 °С с шагом 100 °С. После каждой стадии синтеза проводили промежуточные перетирания. Для стабилизации кубической структуры при комнатной температуре выполняли закалку об-разцов с 950 °С. Фазовый состав образцов определяли с помощью рентгенофазового анализа (дифрактометр ДРОН-3, CuKα-излучение) с использованием программ «FPeak», «Match-DEMO» и картотеки ICDD PDF 2. Найдено, что все образцы имеют кубическую структуру флюорита (пр. гр. Fm3m). По полученным данным производили расчет параметров элементарных ячеек образцов в программе «Celref».