Транспортные и электрохимические свойства сложных оксидов La1.4A0.6Ni1-yFeyO4±δ (A - Ca, Sr, Ba; y=0.2, 0.3, 0.4)

Аннотация

В данной работе были получены однофазные сложные оксиды La1.4A0.6Ni1-yFeyO4+δ (A=Ca, Sr, Ba; y=0.2, 0.3, 0.4) c тетрагональной структурой типа K2NiF4 (пр. гр. I4/mmm). Для La1.4A0.6Ni1-yFeyO4+δ (A=Ca, Sr, Ba) получены температурные зависимости кислородной нестехиометрии (δ). Абсолютное значение δ при комнатной температуре не изменяется с увеличением радиуса допанта (δ≈0.06 при 25 °C). Получены температурные зависимости общей электропроводности и коэффициента Зеебека для La1.4A0.6Ni1-yFeyO4+δ (A=Ca, Sr, Ba; y=0.2, 0.3, 0.4) в диапазоне 25-950 °C. Наибольшей электропроводностью обладает La1.4A0.6Ni0.8Fe0.2O4+δ (63 См/см при 950 °C). Установлено, что увеличение радиуса катиона щелочноземельного металла в La1.4A0.6Ni1-yFeyO4+δ способствует переходу катионов Ni3+ из низкоспинового состояния в высокоспиновое при высоких температурах. Оценка химической совместимости La1.4A0.6Ni0.8Fe0.2O4+δ с кислород- и протонпроводящими электролитами показала отсутствие химического взаимодействия между фазами. Для определения поляризационного сопротивления (Rp) La1.4A0.6Ni1-yFeyO4+δ (A=Ca, Sr, Ba; y=0.2, 0.3, 0.4) были изготовлены симметричные ячейки с кислород- и протонпроводящими электролитами. Электрод La1.4Ba0.6Ni0.6Fe0.4O4+δ имел самое низкое значение Rp (0.38 Ω см2 при 800 °C) среди исследуемых образцов. Анализ микроструктуры электродов проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа. Для образца La1.4Ba0.6Ni0.6Fe0.4O4+δ определен коэффициент термического расширения (13.24×10-6 К-1 (T=25-1000 °C)) и получены зависимости кислородного потока (j) через мембраны La1.4Ba0.6Ni0.6Fe0.4O4+δ толщиной 0.8 и 1.2 мм в интервале температур T=800-1000 °C при различных градиентах парциального давления кислорода.