Химическая диффузия кислорода и поверхностный обмен в двойных перовскитах PrBaCo2-xFexO6-d
Аннотация
Данная работа посвящена изучению химической диффузии и поверхностного обмена кобальтитов празеодима-бария, легированных железом, PrBaCo2-xFexO6-d (x = 0; 0.2; 0.4; 0.6), со структурой двойного перовскита.
Исследуемые соединения были синтезированы глицерин-нитратным методом. Методом рентгенофазового анализа установлена однофазность полученных соединений, а их кристаллическая структура исследована методом рентгеновской дифракции in situ в следующих диапазонах температур и парциальных давлений кислорода: 25 ≤ T / °С ≤ 1000 и 10-4 ≤ pO2 / атм. ≤ 0.21. В результате определены границы областей существования ромбической и тетрагональной полиморфных модификаций и рассчитаны значения коэффициентов термического расширения исследуемых оксидных материалов.
Методом термогравиметрического анализа определены значения кислородной нестехиометрии (d) в оксидах PrBaCo2-xFexO6-d (x = 0; 0.2; 0.4; 0.6) в диапазоне температур 400–1000 °C и парциальных давлений кислорода 3.9·10-3 – 0.23 атм. Выполнен модельный анализ дефектной структуры исследуемых соединений и определены термодинамические параметры основных реакций образования точечных дефектов.
Методом релаксации общей электропроводности определены значения коэффициентов химической диффузии (Dхим.) и констант поверхностного обмена (Kхим.) оксидов PrBaCo2-xFexO6-d (x = 0; 0.2; 0.4; 0.6) в диапазоне температур 600 – 1000 °C и парциальных давлений кислорода 1.4·10-3 – 0.21 атм. На этой основе с учетом природы доминирующей разупорядоченности структуры исследуемых оксидов были рассчитаны значения коэффициентов самодиффузии кислорода (DO) и констант поверхностного обмена кислородом (k). Установлена зависимость этих параметров от степени легирования железом и состава по кислороду.
Исследуемые соединения были синтезированы глицерин-нитратным методом. Методом рентгенофазового анализа установлена однофазность полученных соединений, а их кристаллическая структура исследована методом рентгеновской дифракции in situ в следующих диапазонах температур и парциальных давлений кислорода: 25 ≤ T / °С ≤ 1000 и 10-4 ≤ pO2 / атм. ≤ 0.21. В результате определены границы областей существования ромбической и тетрагональной полиморфных модификаций и рассчитаны значения коэффициентов термического расширения исследуемых оксидных материалов.
Методом термогравиметрического анализа определены значения кислородной нестехиометрии (d) в оксидах PrBaCo2-xFexO6-d (x = 0; 0.2; 0.4; 0.6) в диапазоне температур 400–1000 °C и парциальных давлений кислорода 3.9·10-3 – 0.23 атм. Выполнен модельный анализ дефектной структуры исследуемых соединений и определены термодинамические параметры основных реакций образования точечных дефектов.
Методом релаксации общей электропроводности определены значения коэффициентов химической диффузии (Dхим.) и констант поверхностного обмена (Kхим.) оксидов PrBaCo2-xFexO6-d (x = 0; 0.2; 0.4; 0.6) в диапазоне температур 600 – 1000 °C и парциальных давлений кислорода 1.4·10-3 – 0.21 атм. На этой основе с учетом природы доминирующей разупорядоченности структуры исследуемых оксидов были рассчитаны значения коэффициентов самодиффузии кислорода (DO) и констант поверхностного обмена кислородом (k). Установлена зависимость этих параметров от степени легирования железом и состава по кислороду.