Композиционные твердые электролиты MWO4–SiO2 (M = Ca, Sr) и Ln2W3O12–SiO2 (Ln = La, Nd): синтез и исследование электротранспортных свойств

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Синтезированы композиционные твердые электролиты на основе вольфраматов щелочноземельных MWO4–SiO2 (M = Ca, Sr) и редкоземельных металлов Ln2W3O12–SiO2 (Ln = La, Nd) с добавкой нанодисперсного оксида кремния, исследована их морфология, термические, структурные и электротранспортные свойства. Отсутствие тепловых эффектов на ДСК смесей вольфраматов c кремнеземом, а также рефлексов каких-либо посторонних фаз на дифрактограммах композитов свидетельствует об их термодинамической стабильности. Ионный характер проводимости исследуемых композитов подтвержден высокими значениями (0.8–0.9) суммы ионных чисел переноса (метод ЭДС) и отсутствием зависимости проводимости композитов от давления кислорода в газовой фазе. Концентрационная зависимость проводимости композитов (1–x)MWO4–xSiO2 (M = Ca, Sr) и (1–x)Ln2W3O12–xSiO2 (Ln = La, Nd) проходит через максимум при x = 0.03–0.30 (x – мольная доля). Лучшую проводимость (3.2 × 10–2 См/см) при 900°С имеет композит 0.70Nd2W3O12–0.30SiO2.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ф. Гусевa

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Автор, ответственный за переписку.
Email: Natalie.Pestereva@urfu.ru
Россия, Екатеринбург, 620002

Н. Н. Пестерева

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: Natalie.Pestereva@urfu.ru
Россия, Екатеринбург, 620002

Список литературы

  1. Phipps J.B., Whitmore D.H. // Solid State Ionics. 1983. V. 9/10. P. 123. https://doi.org/10.1016/0167-2738(83)90220-5
  2. Mateyshina Y., Slobodyuk A., Kavun V., Uvarov N. // Solid State Ionics. 2018. V. 324. P. 196. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2018.04.026
  3. Ponomareva V.G., Shutova E.S. // Solid State Ionics. 2005. V. 176. № 39/40. P. 2905. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2005.09.021
  4. Shigeoka H., Otomo J., Wen C.-J. et al. // J. Electrochem. Soc. 2004. 151. P. J76. https://doi.org/10.1149/1.1793192
  5. Tadanaga K., Imai K., Tatsumisago M., Minami T. // J. Electrochem. Soc. 2002. V. 149. P. A773. https://doi.org/10.1149/1.1475687
  6. Ponomareva V.G., Burgina E.B., Tarnopolsky V.A., Yaroslavtsev A.B. // Mendeleev Commun. 2002. № 6. P. 2238. https://doi.org/10.1070/MC2002v012n06ABEH001667
  7. Guohua Jia, Chaoyang Tu, Jianfu Li et al. // J. Alloys Compd. 2007. V. 436. P. 341. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.07.037
  8. Yiguo Su, Liping Li, Guangshe Li // Chem. Mater. 2008. V. 20. P. 6060. https://doi.org/10.1021/cm8014435
  9. Zhiyao Hou, Chunxia Li, Jun Yang et al. // J. Mater. Chem. 2009. V. 19. P. 2737. https://doi.org/10.1039/B818810F
  10. Jinsheng Liao, Bao Qiu, Herui Wen et al. // Mater. Res. Bull. 2009. V. 44. P. 1863. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2009.05.013
  11. Pang M.L., Lin J., Yu. M. // J. Solid State Chem. 2004. V. 177. P. 2237. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2004.02.031
  12. Dong Wang, Piaoping Yang, Ziyong Cheng et al. // J. Colloid Interface Sci. 2012. V. 365. P. 320. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2011.09.008
  13. Peiqing Cai, Cuili Chen, Qin Lin et al. // J. Korean Phys. Soc. 2016. V. 68. №. 3. P. 443. https://doi.org/10.3938/jkps.68.443
  14. Ульянкина А.А., Царенко А.Д., Молодцова Т.А. и др. // Электрохимия. 2023. T. 59. № 12. С. 790. https://doi.org/10.31857/S0424857023120149
  15. Pestereva N., Guseva А., Vyatkin I., Lopatin D. // Solid State Ionics. 2017. V. 301. P. 72. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2017.01.009
  16. Пестерева Н.Н., Жукова А.Ю., Нейман А.Я. // Электрохимия. 2007. Т. 43. С. 1379.
  17. Григорьева. Л.Ф. Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов: Справочник. Вып. 5. Двойные системы. Ч. 4. Л.: Наука, 1988. 348 с.
  18. Rode E.Y., Balagina G.M., Ivanova M.M., Karpov V.N. // Russ. J. Inorg. Chem. 1968. V. 13. P. 762.
  19. Гусева А.Ф., Пестерева Н.Н., Отческих Д.Д., Востротина Е.Л. // Электрохимия. 2019. Т. 55. № 6. С. 721.
  20. Imanaka N., Tamura S. // Bull. Chem. Soc. Jpn. 2011. V. 84. P. 353. https://doi.org/10.1246/bcsj.20100178
  21. Евдокимов А.А., Ефремов В.А., Трунов В.К. и др. Соединения редкоземельных элементов. Молибдаты, вольфраматы. М.: Наука, 1991. С. 51.
  22. Гусевa А.Ф., Пестерева Н.Н. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 3. С. 426.
  23. Порай-Кошиц М.А., Атовмян Л.О. Кристаллохимия и стереохимия координационных соединений молибдена АН СССР. Ин-т хим. физики. М.: Наука, 1974. 231 с. https://doi.org/10.31857/S0044457X2260164X
  24. Neiman A.Ya., Pestereva N.N., Sharafutdinov A.R. et al. // Russ. J. Electrochem. 2005. V. 41. P. 598.
  25. Уваров Н.Ф. Композиционные твердые электролиты. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 258 с.
  26. Улихин А.С., Новожилов Д.В., Хуснутдинов В.Р. и др. // Электрохимия. 2022. Т 58. № 7. C. 380. https://doi.org/10.31857/S0424857022070143
  27. Алексеев Д.В., Матейшина Ю.Г., Уваров Н.Ф. // Электрохимия. 2022. Т. 58. № 7. С. 394.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Концентрационная зависимость эффективной плотности композитов (1–x)Nd2W3O12–xSiO2.

Скачать (38KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Данные РФА композитов (1–x)MWO4–xSiO2 (M = Ca (а), Sr (б)) и (1–x)Ln2W3O12–xSiO2 (Ln = La (в), Nd (г)).

Скачать (291KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Результаты ТГ-ДСК смесей 0.5CaWO4–0.5SiO2 (а), 0.5SrWO4–0.5SiO2 (б), 0.5Ln2W3O12–0.5SiO2 (в) и 0.5Nd2W3O12–0.5SiO2 (г), масса композита 0.5CaWO4–0.5SiO2 (д).

Скачать (75KB)
Метаданные
5. Рис. 4. СЭМ-изображения и элементный состав композитов по данным ЭДС: 0.7CaWO4–0.3SiO2 (а), 0.75SrWO4–0.25SiO2 (б), 0.7La2W3O12–0.3SiO2 (в), 0.7Nd2W3O12–0.3SiO2 (г).

Скачать (779KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость электропроводности чистых вольфраматов (а) и композитов 0.7MWO4–0.3SiO2 (M = Ca, Sr), 0.7Ln2W3O12–0.3SiO2 (Ln = La, Nd) (б) от обратной температуры.

Скачать (182KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость электропроводности композитов (1–x)MWO4–xSiO2 и (1–x)Ln2W3O12–xSiO2 от парциального давления кислорода в газовой фазе.

Скачать (86KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Температурная зависимость суммы ионных чисел переноса композитов 0.75SrWO4–0.25SiO2, 0.70La2W3O12–0.30SiO2 и 0.75Nd2W3O12–0.25SiO2.

Скачать (57KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость относительной электропроводности композитов (1–x)CaWO4–xSiO2 (а), (1–x)SrWO4–xSiO2 (б), (1–x)La2W3O12–xSiO2 (в) и (1–x)Nd2W3O12–xSiO2 (г) от мольной и объемной доли SiO2 при 900°С.

Скачать (126KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025