Протонные проводники на основе индата бария Ba2In1.7M0.3O5+δ (М=Ga, Ti, W): влияние типа замещающего иона на взаимодействие с парами воды и электрические свойства
Аннотация
Работа содержит 71 страницу, 8 таблиц, 67 рисунков, 59 библиографических ссылок.
БРАУНМИЛЛЕРИТ, ПЕРОВСКИТ, ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ, ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПАРАМИ ВОДЫ, КИСЛОРОДНО-ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ, ПРОТОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ
Твердофазным методом получены образцы составов Ba2In1.7М0.3О5+δ (М = In3+, Ga3+, Ti4+, W6+). Глицин-нитратным методом синтезирован сложный оксид Ba2In2O5. Проведена аттестация их фазового состава и морфологии.
Термогравиметрическим анализом установлено, что все образцы способны к внедрению воды в структуру, степень гидратации снижается с ростом заряда иона-заместителя.
Исследованы электрические свойства образцов при варьировании температуры в сухой и влажной атмосфере. Установлено, что в сухой атмосфере значения электропро-водности для образцов индата бария, полученных разными методами, совпадают. Во влажной атмосфере при температурах ниже 600 °С проводимость индата бария, полученного твердофазным методом, выше. Для всех твердых растворах наблюдается увеличение значений общей электропроводности как в сухой, так и во влажной атмосферах; Тi-замещенный образец имеет наибольшие значения проводимости. В результате исследований изотермических зависимостей общей проводимости Ba2In1.7М0.3О5+δ (М = Ga3+, Ti4+, W6+) от парциального давления паров воды, установлено, что значения проводимости твердых растворов почти линейно возрастают с увеличением парциального давления паров воды в интервале температур 400–550 °С. Наклон зависимостей изменяется в интер-вале от 1/3 до 1/2. При увеличении влажности равновесие достигается быстро, за ~10 минут, при последующем снижении влажности атмосферы процесс выхода на равновесие протекает медленнее.
С помощью метода измерения электропроводности в зависимости от парциального давления кислорода в сухой атмосфере определен тип проводимости Ga- и W-замещенных образцов, рассчитаны ионные числа переноса, проведена дифференциация общей электропроводности на ионную и электронную. Ga-замещенных образец при температурах выше 860 °С является ионным проводником, при более низких температурах – ионно-дырочным проводником с преобладанием ионного переноса. W-допированный индат бария во всей области температур имеет смешанный ионно-дырочный характер проводимости с значительным вкладом ионного переноса.
БРАУНМИЛЛЕРИТ, ПЕРОВСКИТ, ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ, ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПАРАМИ ВОДЫ, КИСЛОРОДНО-ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ, ПРОТОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ
Твердофазным методом получены образцы составов Ba2In1.7М0.3О5+δ (М = In3+, Ga3+, Ti4+, W6+). Глицин-нитратным методом синтезирован сложный оксид Ba2In2O5. Проведена аттестация их фазового состава и морфологии.
Термогравиметрическим анализом установлено, что все образцы способны к внедрению воды в структуру, степень гидратации снижается с ростом заряда иона-заместителя.
Исследованы электрические свойства образцов при варьировании температуры в сухой и влажной атмосфере. Установлено, что в сухой атмосфере значения электропро-водности для образцов индата бария, полученных разными методами, совпадают. Во влажной атмосфере при температурах ниже 600 °С проводимость индата бария, полученного твердофазным методом, выше. Для всех твердых растворах наблюдается увеличение значений общей электропроводности как в сухой, так и во влажной атмосферах; Тi-замещенный образец имеет наибольшие значения проводимости. В результате исследований изотермических зависимостей общей проводимости Ba2In1.7М0.3О5+δ (М = Ga3+, Ti4+, W6+) от парциального давления паров воды, установлено, что значения проводимости твердых растворов почти линейно возрастают с увеличением парциального давления паров воды в интервале температур 400–550 °С. Наклон зависимостей изменяется в интер-вале от 1/3 до 1/2. При увеличении влажности равновесие достигается быстро, за ~10 минут, при последующем снижении влажности атмосферы процесс выхода на равновесие протекает медленнее.
С помощью метода измерения электропроводности в зависимости от парциального давления кислорода в сухой атмосфере определен тип проводимости Ga- и W-замещенных образцов, рассчитаны ионные числа переноса, проведена дифференциация общей электропроводности на ионную и электронную. Ga-замещенных образец при температурах выше 860 °С является ионным проводником, при более низких температурах – ионно-дырочным проводником с преобладанием ионного переноса. W-допированный индат бария во всей области температур имеет смешанный ионно-дырочный характер проводимости с значительным вкладом ионного переноса.